隧道下穿高架桥梁施工对桥墩基础影响研究

马驰原 中化学交通建设集团有限公司

一、工程概括

（一）隧道情况

隧道下穿的高架桥梁是作为一个主体存在的单独隧道，其长度较长，自工程竣工起左工程封号为ZK1+386-ZK4+88，长度可达到2702 米，右工程自竣工起封号为YK1+386-YK4+905，其长度可达到3519 米。隧道下穿高架桥梁的最大深埋高度为430米。隧道呈现出平面的现行进口，进口出位于半径约为1800 米的圆曲线上，同时出口也呈现出平面线形，出口段位于半径为920米的圆曲线上。进口端左右两边的线行间距为大约八米，出口端的左右现行间距为25米。进口出口两侧均为上坡隧道，隧道坡度为2.3%。

该隧道在进口的下半部分下穿高架桥梁，编号为K1+705-810，呈现出交叉隧道。高架桥梁桩基础下穿高架桥梁#2 右侧的轮廓线距离大约为26.2 米，距离长度为水平面上呈现出14.73 米，垂直长度呈现出17.8米。穿高架桥梁#3 距离隧道右半侧的外轮廓线水平距离为九米。隧道下穿开挖扰动的影响对于穿高架桥梁施工的稳定性起着一定的负面作用。为了确保最大处的施工不会影响桥梁基础的建设，提高事故发生前的预警能力，避免造成人员伤亡事故和经济损失，加强对于隧道的施工与监察是十分重要的。

（二）下穿段工程地质条件

1.地形地貌

本文该工程隧道位于我国某高原的东部山面上，横穿该山脉地表切割较深，并且高低起伏较为剧烈，其施工条件及地形较为复杂。山区表面大多数被森林及植物覆盖，植被发育较为明显属于独特的侵蚀性地貌。

2.地层岩性

隧道下穿高架桥梁通过的地段与岩性于第四系的残坡，局部分布有碎石泥，岩石，灰岩等。

3.水文地质条件

该隧道区域的地表水与河流冲沟水为主。地下水主要是受大气降水补给水量较少，主要由基层裂隙水组成。

二、隧道下穿高架桥梁对桥墩基础影响

隧道工程在进行施工时对桥梁基础的稳定存在一定程度的影响，主要是表现为以下这两个方面：

（一）桥梁的基础沉降

高架桥梁基础沉降问题，也是施工过程中的重点所在。在隧道下穿高架桥梁施工时，极大程度上会引起桥梁的基础沉降。在隧道工程开始施工时以及开挖工程达到桥梁基础的前期，在此施工阶段内，随着施工深度的不断进入，隧道地面表层受到施工干扰的影响程度也在逐渐的增加。随着工程桥梁基础的建设及距离越来越近，桥墩基础的沉降速度也会逐渐加快。在工程进行开挖的后期，桥墩周围出现基础沉降现象更为明显，主要表现为桥梁基础周围的沉降值明显地高于其他断面处。另外除了桥梁自身基础周围的沉降情况之外，还有桥梁顶部沉降的存在。通过在该工程的实际勘察，可以发现隧道在没有穿过高架桥梁进行施工或下挖时，拱顶的沉降值明显的低于在有高架桥梁穿过施工时的沉降值。分析其原因主要是因为桥梁具有一定的负载作用，因此对于隧道开挖面的顶部承载力产生较大的影响。同时经过实地勘察还能发现靠近桥梁一侧的隧道断面的沉降值低于远离桥梁的隧道沉降值。

（二）桥梁的位移偏侧

在施工过程中基坑边缘可能会出现一定限度的超载情况，最终会导致基坑围护结构产生变形或破坏。当桥墩处的土层被干扰时，可能会因为受到扰动而发生变形，基坑两次的负荷也会存在不均匀的情况。这时桥墩的基础就可能会发生位移上的偏差，这对于桥梁的施工与稳定性，包括安全性都有着非常大的负面挑战。

三、隧道下穿高架桥梁施工对于桥墩基础影响的机理

在进行隧道下穿高架桥梁的施工过程中，隧道的开挖会对周围的土层及地面表层产生一定的扰动，会导致隧道周围的土壤会向着隧道开挖的过程中的临空面而运动，主要表现为土壤在水平与垂直的方向上都存在着一定的位移偏差。桥墩与隧道之间存在开挖关系。

1.在水平距离区域内的隧道的轴线上方，土壤表面下沉时会导致桥墩的下沉，从而导致桥墩的承载力下降。尤其是当周围土壤表层的下沉量大于桥墩的下沉量，使土壤表面会产生负摩擦力，促使桥墩发生沉降，在这种情况下会严重的影响桥墩的受力状态。在水平距离区域内的隧道的轴线下方，土壤表面上台时会对桥墩产生正向的摩擦力，从而阻止桥墩的下沉，以最大限度保证桥墩的稳定力。

2.在隧道施工处于毛洞的状态下，隧道进行开挖时，会导致隧道两侧的土壤向隧道内的方向发生位移的偏侧，这种位移的偏测在隧道达到轴线位置时的距离最长，在这种情况下，靠近隧道一侧的土壤表面对于桥墩的压力有一定的减小，远离隧道一侧的土壤压力会增大。由于隧道两端的土壤压力不平衡，会造成桥墩两侧的弯曲，从而使内在的压力增加，从而减少了桥墩的承载力。

四、监控方案与应对措施

（一）监控方案

隧道施工要结合当地环境条件和施工实际情况，科学、合理的布置监控量测控制点，在此阶段可以使用反光片进行测试。施工过程中要同时的监测两个桥墩的情况，保证后视点的布置不影响隧道的施工范围。为了最大限度地结合当地的施工情况，综合考虑，初步拟定在高架桥梁的左右两侧的二号与三号盖梁上分别布置一个监控点，同时在每个桥墩上分别布置一个监控点，这样就各布置了四个监控点。用反光片和全站仪的仪器组合进行监控测试。

（二）应对措施

为了减少隧道下穿高架桥梁对于桥墩的影响，主要要从减少对于桥梁的扰动方面入手。具体可以对隧道周边的地层采取防护措施，其次是对桥墩位置采取加固措施。

在隧道进行开挖施工的过程中，要一定程度上减少土壤的沉降量，具体可以选择对隧道上部结构影响较小的位置进行开挖，如双侧壁开挖。同时对隧道周边的地层采取加固措施，例如进行灌浆，采取大管棚支护等。另外为了加固桥墩位置，主要方法包括使用桩基托换方法，桥梁桩基进行注浆，桥梁上部结构顶升等。

五、结束语

隧道下穿高架桥梁施工时会对隧道周围的地层产生一定的干扰，从而引起地层表面的移动或变形，对桥墩基础与质量产生一定损伤。一旦公路和桥梁产生偏差，就会影响后期的使用与运营，因此在隧道下高架桥梁施工的过程中，采取相关的措施以保证桥梁的质量与稳定至关重要。