1、丽泽桥概况

 

　　丽泽桥位于北京市西三环南段，是北京市几座大型桥梁之一，于1991年竣工投入使用，是连接西三环和丰台北路的重要交通枢纽。北京地铁14号线西局~东管头站区间暗挖隧道下穿丽泽桥区，其中地铁近距离穿越桥桩的匝道桥共计7处，净距离在0.84～4.61m之间，且桩端在隧道的肩部--受力最不利位置。

 

　　2、地铁隧道工程概况

 

　　地铁14号线西局站～东管头站区间暗挖隧道下穿丽泽桥桩工程，暗挖为马蹄形标准断面（6570mm*6480mm）。自上而下主要地层为粉土填土①、粉砂-细砂②3、圆砾-卵石②5、中砂、粗砂⑤1、卵石⑤、层卵石⑦。结构覆土厚度为10.1～15.3m，隧道穿越地层主要为卵石⑤层，中砂、粗砂⑤1层。地下水位于结构线以下。设计采用地表双排复合锚杆桩和洞内径向注浆措施来控制桥梁沉降。

 

 

　　1、桥梁沉降控制要求

 

　　1)桥梁竖向均匀沉降15mm。

 

　　2)纵向不均匀沉降位移控制值为5mm。

 

　　3)墩柱横桥向相邻基础不均匀沉降位移控制值为3mm。

 

　　4)桥区相关道路路面沉降控制值为10mm。

 

　　2、加固措施设计

 

　　为保证施工过程中施工安全，设计主要采用了两种措施来沉降受控，一是地面实施复合锚杆桩对土体进行隔离加固，并对桥桩周围土体加固和改良，以不降低原有侧摩阻为目的；二是在隧道内对桥桩底部土体实施径向注浆加固。

 

 

　　本工程暗挖隧道边缘最近处距离桥桩距离不到1m，如果不采取相关措施，该部分桥桩的整体摩擦力将会全部失去，并且周边土体变形也会影响未动土层摩擦力的降低。经验算，丽泽桥桥桩单桩承载力以侧摩阻为主，约占总承载力的65%，端阻力约占总承载力的35%，根据桩身进入长度不同，卵石5层和卵石7层提供的侧摩阻力较大。计算过程中假定侧阻力损失率为20%，经加固后，加固体弹性模量和泊松比变化，加固体强度升高，按5MPa计算，计算结果得出侧阻力和端阻力分别占总承载力的50%，所以加固区的重点为桩端和处于卵石5层和卵石7层的桩周。

 

　　通过连续体的快速Lagrangian分析法，利用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型，从整体上研究桩–土–隧道三者间的作用特征，着重分析不同施工工况下单桩、群桩的位移及内力变化规律，得出隧道贯通时土体变形曲线。隧道施工对地表及隧道周围土体造成了较大范围的影响，主要表现为上覆土层出现较大程度的沉降，隧道底部土体向上隆起，最大的土体变形出现在隧道顶部。由下图a可知，桩体的存在对其周围土体变形影响较大，施工过程中桩体的下沉引起周围土体的附加沉降，竖向变形明显增大。 沿隧道施工前进方向，地表土体的最大沉降主要发生在施工前期地表段，而后期地表的变形较小。隧道周围土体存在波浪状的变形，这表明在不同施工工况中土体应力都得到一定程度的释放。

 

　　四、施工技术

 

　　1、复合锚杆桩隔离加固

 

　　复合锚杆桩直径150mm，采用Ф50钢管（煤气管）和三根Ф18定位钢筋做为复合锚杆桩钢筋笼子的骨架，每段长100mm，间距1米，三根Ф20钢筋做为复合锚杆纵向主受力筋。另附三根Ф20塑料管作为注浆管，每根注浆管出浆口范围距底端4米，注浆管φ20mm，出浆孔φ4mm，四孔竖向错开150mm。采用两次注浆，第一次注浆压力0.4～0.5MPa，孔口溢浆时结束本次注浆，水泥浆水灰比0.5：1；第二次注浆采用中高压注浆，注浆压力1.0MPa，水泥浆水灰比0.75：1，在第一次注浆完成后10～15小时进行。

 

　　2、径向注浆桩底加固

 

　　暗挖区间下穿桥桩段时，桥桩底基本位于隧道中部，由于在开挖过程中容易造成土体松散、回喷不密实，导致桥桩沉降，因此在隧道靠近桥桩侧，临时仰拱下45°范围内进行径向注浆，注浆范围为1.5m；注浆管采用φ25*5小导管，长1.5m，1.0m*1.0m梅花型布置，布置纵向范围为桥桩两侧各6m，注浆浆液选用1：1纯水泥浆液，压力控制为0.2~0.5MPa。
 

　　四、复合锚杆桩实施效果及沉降分析

 

　　1、实施效果

 

　　经现场开挖情况看，复合锚杆桩桩体坚固，周遍土体密实，对桥桩的隔离加固和减少其沉降起到了很大的作用。

 

　　2、沉降分析

 

　　经对桥梁的监测及分析，在复合锚杆桩施工初期，数据呈下降趋势，累计沉降最大达0.8mm；在复合锚杆桩完成后，整体地层加固注浆结束，沉降数据呈微弱回升趋势，回升约0.6mm；随着隧道的开挖施工，数据逐渐再次下降，隧道的开挖施工期间，总沉降累计3.5mm；初衬回填注浆完毕后，沉降数据呈微弱回升趋势，回升约0.5mm。随之时间的推移，在回填注浆完毕3个月后，沉降稳定，最终总沉降3mm，远小于设计允许沉降值15mm。以桩与隧道的净距离1.51m的Z5c-5轴为例。

 

 

　　根据各施工阶段的数据分析得出，在砂卵石地层下施工暗挖隧道下穿桥桩施工，采用的复合锚杆桩加固隔离土层，可以有效控制隧道施工引起沉降，保证了砂卵石地层条件下的隧道施工及周遍环境安全，具有指导的意义。但复合锚杆桩施工本身也将导致桥桩的沉降，施工是需严格控制注浆量，以防止其施工阶段沉降的扩大。