地下工程如何安全穿越既有桥梁？

发布于：2023-01-30 11:37:30 来自：道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]

随着社会发展，城市规模不断扩大，地铁、热力管线、给水排水管线、电力管线等建设发展迅猛。城市规划的相对滞后为地下工程实施带来诸多困难。以北京为例，由于地下穿越项目众多，情况复杂各异，同时缺乏相关的文件编制办法要求，很多既有桥梁设计时并未预留地下工程的穿越条件,新建地下工程不可避免要与既有桥梁发生穿越或相邻关系。因此，如何既满足地下工程建设需要,又保证既有桥梁的安全,已成为相关建设和管理部门重点关注的问题。

在地下穿越工程施工前，其对桥梁结构产生的影响需进行设计咨询，明确穿越的可行性及桥梁结构可以承受的变形控制值。设计咨询工作可为既有桥梁安全保护提供依据，同时也为地下工程顺利实施提供桥梁结构变形的施工监测依据。

设计咨询内容与流程

北京市于2008年实施《地下工程穿越交通设施安全监管暂行办法》，有效加强了地下工程穿越交通设施的安全监管，确保交通设施的安全运行。除此之外，相关主管单位根据已建成公路运营养护特点，制定出《北京市地下工程穿越公路设施安全监管实施细则(试行)》，并进一步制定出北京市地方标准——《穿越既有交通基础设施工程技术要求》，明确对于A级监管的地下穿越工程均实施设计咨询。

按照《地下工程穿越交通设施安全监管暂行办法》和《穿越既有交通基础设施工程技术要求》的相关规定，结合众多咨询报告成果，明确地下工程穿越桥梁设计咨询报告应包含的主要内容：

①咨询概况。包括咨询委托单位、地下工程概况、咨询范围及目的。

②咨询依据。列出与咨询相关的资料及咨询设计依据，应包含委托任务单、地下工程相关图纸、既有桥梁竣工图、地勘报告（原桥地质报告、现有地下工程地质报告）、桥梁检测报告、咨询中应用的相关文件和规范等。

③被穿越桥梁结构和周边管线情况介绍。主要针对被穿越桥梁结构和周边管线情况进行介绍，应包含桥梁位置、设计标准、工程地质水文情况。并对桥梁上部结构、下部结构、附属结构形式、周边管线情况进行介绍，示出桥型布置图。

④地下工程与既有桥梁结构位置关系。详细介绍地下结构与既有结构相互关系，示出桥梁主要断面处桥梁与地下结构的相对位置平面图、立面图，注明桥梁基础与地下结构的水平、垂直净距等。

⑤地下结构对桥梁的影响范围。根据地下结构与桥梁的位置关系，结合土体破坏棱体理论，给出地下结构对桥梁的影响范围，明确地下结构对桥梁的影响。

⑥既有桥梁结构检测结果。根据桥梁检测报告，简要叙述检测内容及检测结论、主要病害及病害分布图、桥梁的完好状态等级等。并针对检测报告结论进行分析，若检测报告内容不完善需提出相关建议。

⑦地下工程对桥梁的安全影响分析。根据地下工程与桥梁的相对位置关系、桥梁的结构特点、分析地下工程施工可能引起的桥梁基础变形及这些变形对桥梁结构在承载能力、耐久性等方面的影响，以确保桥梁结构承载能力、使用性能和耐久性不降低。

⑧地下施工时应满足的桥梁技术指标。根据结构计算分析结果，结合桥梁结构特点及监测的可实施性，给出在地下工程施工期间桥梁结构允许的变形控制值，包括竖向沉降、倾斜度及水平位移等。

⑨施工监测原则及要点。根据桥梁的允许变形值和桥梁结构特点，结合《地下工程穿越交通设施安全监管暂行办法》《穿越既有交通基础设施工程技术要求》，明确施工监测的测点布置原则、监测要点和桥梁的变形预警值。预警值的确定按照表1进行。

⑩结论与建议。根据地下工程施工方案及地下工程对沿线桥梁结构安全性影响的评价，提出结论，结论内容应包含：桥梁现状完好状态、桥梁变形控制值说明、既有桥梁结构加固、保护建议（如有加固设计要求，建议建设单位提出专项设计任务）、施工监测建议和其他咨询结论意见。

结合建设部《地铁及地下工程建设风险管理指南》（试行）》中施工对邻近建（构）筑物影响风险分析的相关要求和已完成设计咨询报告的反馈内容，补充增加交通设施结构现状检测结果，以明确现有结构损伤状况，判断现有结构剩余抗力。

设计咨询流程图

结构沉降计算分析

依据现行规范中对于桥梁结构沉降的相关规定，简支梁允许沉降值已有了明确规定，连续梁、连续刚构和拱桥等超静定结构不均匀沉降差值应满足结构受力要求。因此主要针对超静定结构进行计算分析，并注意如下事项——

1.荷载标准

由于被穿越桥梁建设年代不同，设计过程中使用的设计汽车荷载也存在较大差异，为确保复核计算分析中荷载标准统一，建议使用现行《公路桥涵设计通用规范》和《城市桥梁设计规范》汽车荷载标准进行设计的桥梁，仍采用现行规范进行验算；使用旧版《公路桥涵设计通用规范》和《城市桥梁设计规范》汽车荷载标准进行设计的桥梁，仍采用旧规范进行验算，并考虑桥梁检测结论，对桥梁承载能力进行部分折减。同时，建议按照新规范要求定性给出现有标准与原设计规范间承载能力的差异情况以供业主参考。若新规范下承载能力相差较大可向业主提出局部限载等建议。

2.根据桥梁现状进行计算模型修正

若依据《城市桥梁养护技术规范》桥梁评定等级为B级或B级以下，在计算中根据桥梁检测结果，按《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）进行计算评定。根据不同桥型，桥梁结构沉降影响计算分析应包含：

①纵向计算。针对连续梁等超静定结构的上部结构进行纵向计算分析。根据划定的地下结构对桥梁影响范围，确定可能存在不均匀沉降的墩柱，并分析考虑在允许不均匀沉降作用下，上部结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态是否满足规范要求。

②横向计算。针对桥梁上部结构的横梁进行横向计算分析。根据划定的地下结构对桥梁影响范围，确定可能存在横向不均匀沉降的墩柱，并分析考虑允许不均匀沉降作用下，桥梁上部结构横梁的承载能力极限状态和正常使用极限状态是否满足规范要求。

③双柱及多柱盖梁横向计算。针对双柱及多柱盖梁进行横向计算分析。根据划定的地下结构对桥梁影响范围，分析考虑允许不均匀沉降作用下，盖梁的承载能力极限状态和正常使用极限状态是否满足规范要求。

④墩柱稳定性计算。针对墩柱进行稳定性计算。根据划定的地下结构对桥梁影响范围，分析考虑允许墩柱倾斜率下，墩柱稳定性是否满足规范要求。

⑤桩基承载能力计算。针对桩基承载力进行复核计算。根据划定的地下结构对桥梁影响范围，结合土体破坏棱体理论，明确桥梁桩长有效范围，复核桩基承载能力是否满足规范要求。

⑥闭合框架通道计算。针对闭合框架可能出现的不均匀沉降进行计算。根据划定的地下结构对桥梁影响范围，考虑闭合框架底板中心和边缘允许差异沉降（底板整体转角）作用下，闭合框架的承载能力极限状态和正常使用状态是否满足规范要求。

地下工程建设

地下工程穿越桥梁的技术指标

1.简支梁桥

简支梁桥根据地下结构对桥梁影响范围的划定，需要针对可能受影响的墩柱、桥台提出技术指标，所有沉降控制指标均相对于原设计状态：

①桥梁整体均匀沉降值。桥梁整体均匀沉降值（不含施工中沉降）按照规范要求不超过10mm。

②纵向各墩差异沉降。相邻墩台均匀沉降差值(不包括施工中沉降) 按照规范要求不超过10mm。

③横向各墩差异沉降。横向墩柱差异沉降允许值根据相应盖梁、横梁横向计算结果确定。对已完成的咨询报告总结，横向控制值根据柱距不同，每一轴相邻墩柱差异沉降值宜控制在3mm～5mm之间。

④桥台整体水平移动。桥台若处于地下工程影响范围内，需对桥台整体水平移动值进行限定，一般允许水平移动值为3mm。

⑤墩柱桥台整体倾斜率。墩柱、桥台若处于地下工程影响范围内，需对桥台、墩柱整体倾斜率进行限定，一般允许倾斜率为1/1000。

注：桥梁下部结构桩基础若为嵌岩桩，沉降控制值不适用于上述指标。

2.连续梁桥

连续梁桥根据地下结构对桥梁影响范围的划定，需要针对可能受影响的墩柱、桥台提出技术指标，所有沉降控制指标均相对于原设计状态。

桥梁整体均匀沉降值（不含施工中沉降）参照简支梁桥规范相应要求，允许整体均匀沉降值不超过10mm。

纵向墩柱差异沉降允许值，根据相应纵向主梁计算结果确定，并应考虑差异沉降对附属设施的影响。对已完成的咨询报告总结，根据桥梁结构形式和跨径不同，相邻轴纵向差异沉降值控制在3mm～5mm之间，部分钢天桥的纵向相邻轴差异沉降控制值为8mm。

横向墩柱差异沉降允许值根据相应盖梁、横梁横向计算结果确定。对已完成的咨询报告总结，每一轴相邻墩柱差异沉降值控制在3mm～5mm。

桥台若处于地下工程影响范围内，需对桥台整体水平移动值进行构造规定，一般允许水平移动值为3mm。

墩柱、桥台若处于地下工程影响范围内，需对桥台、墩柱整体倾斜率进行构造规定，一般允许倾斜率为1/1000。

注：桥梁下部结构桩基础若为嵌岩桩，沉降控制值不适用于上述指标。

结论

由于规划滞后等原因，众多既有桥梁原设计并未预留地下工程的穿越条件，新建地下工程与其发生矛盾，各相关单位均应对地下工程穿越既有桥梁予以高度重视，采用科学的态度，建立起完善的监控、预警、预案体系，明确工程过程中各单位的职责与义务。与此同时，建议地下工程建设单位参照相关穿越办法及规程要求，委托设计咨询单位对既有桥梁进行咨询研究，提出既有桥梁的穿越控制指标，明确地下工程穿越桥区的预警值，以此作为地下工程设计、施工的依据，保障地下工程顺利实施过程中的桥梁安全。