隧道暗挖施工对临近桥梁桩基础的影响及加固措施研究

2019年2月

Roads and Bridges

道路桥梁建 筑 技 术 开 发

Building Technology Development隧道暗挖施工对临近桥梁桩基础的

影响及加固措施研究

刘 畅

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

［摘 要］在现如今这个飞速发展的时代，隧道的修建是交通和经济发展的一条重要途径。但在隧道暗挖时应多加注意其施工过程和施工结果对临近建筑产生的效应，尽量避免或者减少对桥梁桩基础周边岩石层和土层的影响。以港珠澳大桥为例，主要就隧道暗挖对临近桥梁桩基础的及加工措施进行了探讨和分析，从而为类似工程提供借鉴。［关键词］隧道暗挖；施工方法；施工影响；加固措施［中图分类号］U 455　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）04–0122–02

Study on Influence of Tunnel Undercut Construction on Adjacent

Bridge Pile Foundation and Reinforcement Measures

Liu Chang

［Abstract］In today's rapidly developing era，the construction of tunnels is an important way of transportation and economic development. However，when the tunnel is dug, pay more attention to the effect of the construction process and construction results on the adjacent buildings，and try to avoid or reduce the impact on the rock layers and soil layers around the bridge pile foundation. Taking the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge as an example，the tunnel excavation is mainly discussed and analyzed for the adjacent bridge pile foundation and processing measures，thus providing reference for similar projects.［Keywords］tunnel excavation；construction method；construction impact；reinforcement measures

1 隧道暗挖施工

1.1 隧道暗挖工前1.1.1 对施工地点

对隧道暗挖施工地点的选择是必须通过对施工地点的多年考察、结合施工的要求和特殊性、考量施工对周边环境和人群影响等一系列问题后而做出的抉择。隧道暗挖施工对施工地域的环境要求较高，尤其是施工地点土质的适宜度。暗挖隧道施工一般需要在施工土层上进行多层的穿越和深挖，这一施工对技术的要求极高，因为暗挖会因土质的变化而对施工的技术产生非常大的转变和调整。尤其是在施工过程中会受复杂多样的断面、断面接口难以重合、施工环境恶劣等问题的影响，这也对大型施工仪器的可塑度和精确度无形中产生了艰难的挑战，所以，在面对如此繁杂的隧道暗挖的问题下，施工人员必须严格遵守施工原则。即同时也要在解决问题的道路上不停地发现问题，为解决新一轮的隧道暗挖问题创新出新的解决方案和新的施工思路。1.1.2 对施工步骤的分析

应施工顺序严格遵守，进行科学的计划，在施工过程中要进行缜密的计算，尽量避免错误操作，尤其是在暗挖隧道过程对比较的断面的承接。同时也要在施工前做好预备案，一旦发生施工事故，尽可能的把损失降低到最小。1.2 隧道暗挖过程分析

在隧道开始动工时，大多会选择目前较为稳妥的施工方案——暗挖法。这一技术较为成熟，施工难度较小，施工安全度较高，尤其是对施工环境的影响不会产生太大干扰。这一技术的实施也符合隧道暗挖施工基本原则，暗挖法在打设板桩时不会产生太大的噪声和波动，对居民的生活不会产生过多的噪声污染；另一方面，暗挖隧道技术不会像其他的施工技术一样产生大量的粉尘污染和空气污染，是目前较为安全

收稿日期：2018–11–16作者简介：刘󰀃畅（1987—），男，辽宁丹东人，工程师，主要研究方向为

铁路及公路工程。

和保守的一种隧道施工技术。暗挖技术一般用专用的仪器对地表进行挖掘，开挖的土槽也比较规矩且深浅程度适中，一般比较符合施工的严格要求，不会造成太多的资源浪费。一般采用可塑性的泥浆对隧道的墙壁进行保护，这一护壁方式大幅提高了隧道墙壁的牢固性和寿命，使资源能够得到较为有效的利用。在护壁完成后，根据暗挖法的操作顺序会对之前所挖的沟槽进行填充和加固，一般采取水下灌注法，采用的灌注材料为混凝土。所以这一方式的实行，使施工成本大幅降低，并可有效降噪。暗挖隧道的过程中，一般都会遇到难以解决的问题，也是最常见的问题，即断面开挖。对于断面的开挖，则一般采用全断面开挖法。在土质比较理想和稳定的时候，一般会采用全断面开挖法。在非大型的施工作业中，尤其是针对较小的断面则优先采用全断面开挖法。

这一方法的运用存在多种好处，因全断面开挖法一般是采取从上至下的一次性完工的开挖技术，所以其我开挖成形的整体较为牢固，一般不存在挖掘节点，便于开挖之后的隧道护理和检查。另外，在土质比较理想的条件下，采用全断面开挖法还能减少对周围岩石层的撞击次数，这样一来在根本上解决了岩石层松动现象，并且使岩石层成形为一道天然的坚固得隧道护壁支架。

2 建造桥梁桩基础分析

桥梁桩基础作为桥梁与陆地直接接触的结构，在桥梁的最下面，其承受了桥梁几乎全部的外界压力，是地面与桥面的连接物，也是建造桥梁时最为重要的一部分，施工工艺最难的一部分。

由于桥梁桩基础与陆地直接接触，并且其会将承受的来自于桥面的力全部转移到桥梁的地基上，难免会造成地基的变形，所以在建造桥梁时，也应保证地基的荷载能力，保证其变形程度在可允许的范围内。由此可见，桥梁桩基础的建造和地基的建造同样应同时满足超高的稳定性和超高的荷载能力，这样才能保证桥梁的使用寿命长久和有超高的安全度。

在建造桥梁桩基础的方法有较多种，针对不同的建造种类、建造模型、建造地点、使用寿命可以大致分为基础类型

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道路桥梁第46卷第4期

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桥梁建造和特殊类型桥梁建造。但大多数的桥梁建造，尤其是现代的大型桥梁建造，需要更加稳固的桥梁桩基础，所以一般都会将其嵌入到岩石层和土层。因桥梁的最底部直接和陆地接触，有的直接插入到岩石层或者土基内，所以对土质有较高的要求。由此，在建造隧道的时候，有的也会在建造在岩石层内，以这种方式来加固隧道和形成隧道支架，既经济又稳固。

在隧道暗挖时，若是在海底进行海底隧道的建造，则必须考虑到隧道暗挖对桥梁桩基的影响。类似于港珠澳大桥海底隧道的建造，在不易遭到海浪等一系列海上自然灾害攻击的地方建造海底隧道，如在风浪较小的海峡、海湾和临近海岸的地方采用海底沉管的方法无缝搭接海底隧道。这一施工会尽量采用对桥梁桩基础影响最小的施工技术，尽量避免对桥梁桩基础的损害。

3 隧道暗挖对周边桥梁桩基础的影响

在开挖隧道时应注意对临近桥梁桩基础的不利影响，无论何种程度的影响，都将会对桥梁桩基础产生危害，导致桥梁桩基础的安全性和稳定性大打折扣，使桥梁的寿命严重减少，危及行驶车辆和船只的安全。

暗挖隧道的工程实施会导致桥梁桩基础周边的土层和岩石层发生结构性的改变，导致其稳定性下降，在对桥梁桩基础传送的来自桥面的压力的处理能力减少许多。

岩石层的松动会导致其对桥梁桩基础的应力发生改变，严重者会导致桥梁桩基础的位置产生偏差，发生滑坡和侧漂，进而导致原来大桥的结构发生改变。

从物理学受力分析来看，桥梁桩基础的侧漂会导致地基的受力面积减小，进而在相同的压力下对地基产生更大压强，可能导致地基的形变程度增大，甚至超出形变范围。

对地基产生损害，进而加剧桥梁桩基础的侧漂程度。由于岩石层的松动，还会导致土层对桩基础的摩擦阻力减小最终使其发生沉降和倾斜，从而严重威胁到高架的稳定性。

岩石层的松动不仅对桥梁产生危害，同样也会对隧道的安全性产生威胁，由于应力的改变，隧道内部可能会发生2次分布，造成隧道的晃动，从而导致隧道周围的岩石层和土层发生第2次分布，从而加剧隧道和桥梁桩基础的不稳定性。最终可能导致大桥得下沉和坍塌。

4 加固的方法

4.1 对桥梁加固的方法

在加固的初期，需要针对所发现的桥梁问题进行认真调查和分析，准确找出问题所在，以便制订出最行之有效的加固方案。一般在针对桥梁桩基础的混凝土开裂和桥墩移位等主要问题。

由于隧道暗挖导致的岩石层和土层的松动，所以需要对桥梁桩基础周边的岩石层和土层进行加固，使其应力恢复到原有的大小范围值。在进行加固之前，需要对其开裂和松动的面积和体积进行测量，以方便在岸上做出准确的加固措施和加固力度。一般可以采用扩大桥梁基础加固法，这种加固的方法旨在增大桥梁桩基础的底面积来对改善地基承受力的减退的状况。

从物理学的角度来看，增大桥梁桩基础底面积并不是真正意义上的对桥墩进行加固，而是做到增大底面积来减小桥墩对地基的压强，减小地基的形变量。但这种方法一般适用于海岸周边的深度比较浅的或者是桥墩主体建造材料常规的改造，方可达到经济、效率高的预期效果。

若是在桥墩结构较复杂、桥墩深埋、建造材料较为特殊的桥梁上使用，不但不会达到预期的效果，反而会造成一笔极大的资金浪费，而且会给下一次的桥梁维修带来巨大的困扰。桥梁基础扩大底面积的方法存在着优缺点，其优点是施

工较为简单、成本较低、对施工环境要求较低。缺点是它必须对桥梁进行新老材料的重新融合，对材料的要求较高和加固的效果不容易控制。4.2 对隧道加固的方法

隧道加固的方法大致有2种，一般采用小导管超前注浆技术和回填注浆技术。加固浅埋暗挖隧道一般采用小导管超前注浆的方式，尤其是针对隧道周边岩石层和土层稳定性下降的问题。小导管超前注浆技术最核心的部分在于超前预注浆前的注浆材料的种类选择和配比，一般会采用防水效果较好的水玻璃加以水泥等其他普通材料进行配比。这一配合比的选择可以大幅增加隧道和周边岩石层所形成的支架的防水性，对土层进行加固和轻微的膨胀，以增强加固和防水的效果。这一举措的实施大幅减小隧道侧漂和涌水的概率，最大限度增加了使用寿命和安全度。

回填注浆加固技术可减少隧道内外的堵水现象，改进土层的荷载能力减少隧道因周边土层变化而发生的一系列沉降和侧漂现象。回填注浆技术的实施较为常规，与一般的注浆方式很相似，使用的大型加固机械设备基本相同，所以操作工艺较为简单。但是其对施工的环境的要求较高，注浆时须保证管道内无杂物、管道无裂缝、管道内灰尘和水量必须控制在可施工范围内。否则，会对注浆过程产生消极影响，使隧道加固效果大打折扣。

注浆过程过程中也必须严格遵守施工要求，必须严格控制和检查注浆的压力和产生的浆泡，是否造成管壁破裂的严重现象。一旦造成管壁破裂，则必须停止注浆，使其固定风干之后再进行新一轮的注浆。这2种加固的技术均存在优缺点：小导管超前注浆技术的优点是工艺比较稳定，主要可以针对性的改善隧道和周围土层的稳定性，具有较好的防水效果。缺点是工艺过于复杂，成本较高，二次维修的难度较大。回填注浆法的优点是施工工艺较为一般，对管道所加强的方面较多。缺点是不具有针对性，加固效果较为一般，施工周期较长。

5 结束语

在现如今这个飞速发展的时代，隧道的修建是交通和经济发展的一条重要途径。但在隧道暗挖时应多加注意其施工过程和施工结果对临近建筑产生的效应，尽量避免或者减少对桥梁桩基础周边岩石层和土层的影响。应通过新施工策略的设计，更高的施工标准，科技含量更高的隧道建成技术来更快的达到这一目的。唯有达到这一目标，隧道的建成工程才会兴盛起来，才能更好地控制施工效果，最大限度地减少不必要的损失。

参考文献

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