北京地鐵7#線穿越廣安門東橋工程前橋梁的評估

1、北京地鐵7#線穿越廣安門東橋工程前橋梁的評估地鐵穿越現(xiàn)狀橋梁施工中,如隧道施工范圍進(jìn)入到橋梁基礎(chǔ)土體影響范圍,會對既有橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生擾動,從而引起基礎(chǔ)變位,而過大的基礎(chǔ)變位又會對橋梁受力或變形產(chǎn)生影響,甚至危及橋梁的安全。因此,需要對橋梁進(jìn)行前評估,依據(jù)評估結(jié)果采取相應(yīng)保護(hù)措施。本文以北京地鐵7#線穿越廣安門東橋工程為例,對地鐵穿越橋梁進(jìn)行前評估分析與研究。前評估的主要內(nèi)容有:對廣安門東橋現(xiàn)狀進(jìn)行檢測評估;評價地鐵對現(xiàn)狀橋梁的影響;提出橋梁允許變形值;確定監(jiān)測原則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);結(jié)論及安全防護(hù)建議。1 工程概況北京地鐵7#線是北京市軌道交通線網(wǎng)中一條連接西北、東南方向的軌道交通骨架線。在官營-廣安門

2、區(qū)間穿越現(xiàn)狀廣安門東橋,橋長145.04m,橋面全寬28m,橋梁總面積4 061.12m2,橋梁建成于1993年。設(shè)計(jì)荷載為汽-超20,掛120,地震烈度按8度設(shè)防。上部結(jié)構(gòu)主梁采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡支梁結(jié)構(gòu),橋梁跨徑為5×27m,各跨跨中設(shè)置中橫梁,兩端支承處設(shè)有端橫梁,兩片主梁之間有0.5m寬的現(xiàn)澆段,主梁外懸臂處設(shè)0.55 m現(xiàn)澆段。橋墩蓋 梁 跨徑為15m,各蓋梁下設(shè)兩根鋼筋混凝土柱;柱下為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的承臺,樁徑0.90m,樁間凈距2.70m。橋臺蓋梁采用C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),每側(cè)橋臺蓋梁在橋梁中心處斷開,每側(cè)蓋梁下接3根鉆孔灌注樁,樁徑0.90m,樁基持力層為卵石

3、。臺前及兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土擋板墻,臺后與道路擋土墻連接。橋梁檢測結(jié)果表明,該橋上部結(jié)構(gòu)狀況良好,下部結(jié)構(gòu)整體狀況良好,橋臺蓋梁存在1處鋼筋銹脹,支座及抗震擋塊均完好。橋梁技術(shù)狀況等級評定為A級,處于完好狀態(tài)。2 影響評價地鐵7#線為地下工程,其達(dá)官營站-廣安門內(nèi)站區(qū)間穿越廣安門東橋。區(qū)間左、右線分別在16#軸兩側(cè)樁基外側(cè)通過,其中在2#、3#軸之間開挖聯(lián)絡(luò)通道。聯(lián) 絡(luò) 通 道 距2#軸 最 近 樁 基 水 平 凈 距 為9.97m,垂直凈距3.246m;距3#軸最近樁基水平凈距為6.98m,垂直凈距2.746m。隧道結(jié)構(gòu)邊緣距樁基水平距離從16#軸逐漸縮小,在1#軸處距離樁基最遠(yuǎn),在6#軸處距離

4、樁基最近。隧道左線結(jié)構(gòu)距離6#樁基最小水平距離為1.396m;隧道右線結(jié)構(gòu)距6#軸樁基最小水平距離為6.387m;地鐵7#線隧道與廣安門東橋相對位置平面、立面關(guān)系分別如圖1所示(圖中單位均為米)。因地鐵7#線達(dá)官營站-廣安門內(nèi)站區(qū)間隧道左、右線位于廣安門東橋16#軸最外側(cè)樁基兩側(cè)沿東西走向,從16#逐漸靠近樁基,在23#之間開挖南北向穿越聯(lián)絡(luò)通道,根據(jù)土層破壞棱體,工程施工影響范圍為廣安門東橋16#軸之間的橋梁,即廣安門東橋全橋范圍。地鐵7#線區(qū)間隧道穿越廣安門東橋,屬一級環(huán)境風(fēng)險工程,隧道施工造成的基礎(chǔ)沉降影響范圍為廣安門東橋整個范圍,對橋梁結(jié)構(gòu)可能造成的損傷有以下方面:16#軸之間的上部結(jié)

5、構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁?；A(chǔ)縱向不均勻沉降對簡支梁內(nèi)力不會造成影響,但基礎(chǔ)沉降過大會破壞橋面連續(xù)及橋梁伸縮裝置,影響橋梁的使用功能。同時還會改變橋面縱坡,對 行 車 舒 適 度 及 橋 面 排 水 造 成 不 利 影 響。25#軸下部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁及墩柱,蓋梁和墩柱組成框架超靜定結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)橫向的不均勻沉降,會影響蓋梁與墩柱剛性連接效果,造成蓋梁的內(nèi)力重分布,截面應(yīng)力增加,混凝土開裂。同時基礎(chǔ)橫向不均勻沉降還會破壞橋梁橫向聯(lián)系,影響主梁間的共同受力。橋梁下部結(jié)構(gòu)為墩柱、蓋梁、樁基礎(chǔ),橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為摩擦樁,其承載能力由樁側(cè)摩阻和樁尖承載力提供,設(shè)計(jì)時未考慮地下穿越工程的影響。橋梁樁基礎(chǔ)在

6、隧道施工引起的土層破壞棱體范圍之內(nèi),隧道開挖擾動土層會對樁側(cè)摩阻力和側(cè)向土壓力產(chǎn)生嚴(yán)重影響,致使橋梁樁基豎直承載能力、水平抗力降低,不能滿足橋梁正常運(yùn)行要求。尤其是6#軸橋臺北側(cè)樁基,僅左線隧道結(jié)構(gòu)位于該樁下方,隧道結(jié)構(gòu)距樁底垂直距離3.668m,水平距離1.398m,應(yīng)引起注意。橋下道路。路面沉降過大將影響橋下行車的舒適性及路面排水效果。3 橋梁控制指標(biāo)廣安門東橋經(jīng)檢測總體評定為A級橋梁,屬完好狀態(tài)。結(jié)合穿越工程施工對橋梁結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的危害,參閱原橋梁設(shè)計(jì)、竣工資料及計(jì)算書,采用mi-das Civil-2006程序,應(yīng)用空間桿系單元,將蓋梁分42個節(jié)點(diǎn)、39個單元,計(jì)算蓋梁沉降工況的內(nèi)力,

7、進(jìn)行承載能力極限狀及正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算,得出地鐵7#線下穿廣安門東橋應(yīng)滿足的橋梁控制技術(shù)指標(biāo)如下:相鄰墩基礎(chǔ)縱向不均勻沉降控制值為10mm;橫橋向相鄰中墩墩柱基礎(chǔ)不均勻沉降控制值為3mm;邊蓋梁橫向相鄰墩柱基礎(chǔ)不均勻沉降控制值為1mm;墩柱傾斜度控制值為1/1 000;道路擋墻傾斜度不大于1/1 500;橋梁豎向均勻沉降15mm,并與橋區(qū)道路沉降監(jiān)測值對比,結(jié)果不應(yīng)出現(xiàn)異常;相鄰T梁差異變形控制值為0.5mm。4 監(jiān)測原則與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)監(jiān)測原則。按照地下工程穿越交通設(shè)施安全監(jiān)管暫行辦法要求,本工程應(yīng)進(jìn)行第三方監(jiān)測。根據(jù)本工程特點(diǎn),確定監(jiān)測原則如下:監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)本報(bào)告提出的影響橋梁正常使

8、用的因素確定;監(jiān)測儀器精度應(yīng)滿足控制值測量指標(biāo)及相關(guān)規(guī)范要求;監(jiān)測工作需及時反映施工的具體狀況,建立預(yù)警機(jī)制,防止突發(fā)事件發(fā)生。(2)監(jiān)控要點(diǎn)。本穿越工程的第三方監(jiān)測應(yīng)重點(diǎn)對廣安門東橋以下部位進(jìn)行檢測:16#軸墩柱、橋臺豎向沉降;16#軸墩柱、橋臺傾斜值;縱橋向相鄰墩臺差異沉降;橫橋向相鄰墩柱差異沉降;上下部結(jié)構(gòu)外觀監(jiān)測,如混凝土裂縫、支座、伸縮縫、抗震設(shè)施的變形和工作性能狀態(tài)觀測;道路擋墻傾斜值;橋區(qū)地面沉降值監(jiān)測。此外還應(yīng)該在結(jié)構(gòu)相鄰段及周邊設(shè)立監(jiān)測比較測點(diǎn),排除其他因素影響。(3)施工預(yù)警。監(jiān)測預(yù)警值按嚴(yán)重程度由小到大分為三級:黃色監(jiān)測預(yù)警,監(jiān)測指標(biāo)變化量超過監(jiān)控量測控制值的70%時;橙

9、色監(jiān)測預(yù)警,監(jiān)測指標(biāo)變化量超過監(jiān)控量測控制值的85%時;紅色監(jiān)測預(yù)警,監(jiān)測指標(biāo)變化量超過監(jiān)控量測控制值,或變化速率出現(xiàn)急劇增長時。當(dāng)達(dá)到黃色預(yù)警時,應(yīng)查找原因,加強(qiáng)監(jiān)測和巡視;當(dāng)達(dá)到橙色預(yù)警時,應(yīng)停工檢查,進(jìn)行風(fēng)險處理;當(dāng)達(dá)到紅色預(yù)警時,應(yīng)啟動應(yīng)急預(yù)案。5 結(jié)論及建議(1)廣安門東橋經(jīng)現(xiàn)場檢測,橋梁技術(shù)狀況總體評定為A級橋梁,處于完好狀態(tài)。(2)廣安門東橋樁基礎(chǔ)位于地鐵7#線結(jié)構(gòu)上方,橋區(qū)還會有各種管線,如橋區(qū)管線等構(gòu)筑物發(fā)生破壞,會對橋梁安全構(gòu)成威脅,故建議有關(guān)單位施工前應(yīng)調(diào)查清楚附近管線(尤其是燃?xì)?、污水、雨?分布情況,了解其材質(zhì)、接頭、工作性能,并委托有資質(zhì)的單位對其進(jìn)行安全性評估。7

10、#線地鐵設(shè)計(jì)、施工時,除應(yīng)滿足本報(bào)告提出的廣安門東橋的各項(xiàng)控制指標(biāo)外,也要滿足橋區(qū)各種管線的控制指標(biāo),設(shè)計(jì)、施工時以各控制指標(biāo)的最小值為準(zhǔn)。(3)7#線設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)前評估報(bào)告提出的橋梁沉降控制指標(biāo)對地鐵7#線穿越廣安門橋進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì),如不能滿足沉降控制指標(biāo),需在施工前應(yīng)對橋梁樁基礎(chǔ)采取有效隔離及加固或預(yù)頂升等有效措施,確保橋梁結(jié)構(gòu)安全。尤其是6#軸橋臺北側(cè)樁基,左線隧道結(jié)構(gòu)位于該樁下方,隧道結(jié)構(gòu)距樁底垂直距離3.668m,水平距離僅1.398m,應(yīng)引起注意。(4)應(yīng)加強(qiáng)施工組織、現(xiàn)場管理和第三方監(jiān)測,制定應(yīng)急預(yù)案,必要時可采取限行措施。因橋梁在運(yùn)行過程中,橋墩已存在某些沉降的可能性,施工過程

11、中應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場巡視,隨時關(guān)注橋梁的結(jié)構(gòu)變形情況。(5)施工完成且沉降穩(wěn)定后,應(yīng)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及橋梁狀況對本橋進(jìn)行后評估,確定地下工程穿越后的對橋梁影響程度,并提出處理意見。參考文獻(xiàn)1 陳川寧,張凱.地鐵隧道穿越橋梁的前評估初探J.市政技術(shù),2012,30(4):104-108.2CJJ 99-2003,城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范S.3JTG/T H21-2011,公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)S.4 何海建,項(xiàng)彥勇,劉維寧.地鐵施工引起臨近橋梁樁基差異沉降的概率分析J.巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,26(S1):3257-3266.5 潘可明.北京地鐵10號線工程穿越橋梁咨詢研究J.城市道橋與防洪,2008(11):101-104.6 劉能文,王琛妹.地鐵隧道穿越橋梁的綜合技術(shù)J.市政技術(shù),2013,31(3):76-8