[摘要]南京机场高速公路是一条南京市区通往禄口机场的重要交通线路，南京地铁 5 号线区间盾构隧道施工下穿机场高速公路，侧穿高速公路桥桩基础。主要介绍了盾构施工穿越前通过数值模拟分析，针对施工参数、盾构同步注浆系统等采取了适应性优化; 穿越期间通过对盾构推力、土压力和桥墩变形的实时监测与调控，确保了盾构穿越过程中机场高速路桥的正常运营。
[关键词]地铁; 盾构; 桥梁; 数值模拟; 施工控制
1 工程概况
南京机场高速公路是一条南京市区通往禄口机场的重要交通线路，于 1997 年 6 月建成通车，有 “省门第一路”之称。2014 年 6 月，南京机场高速公路改扩建完工，由双向 4 车道扩建为双向 8 车道。南京机场高速公路桥为吉印大道分离式立体交叉主线上跨拼宽桥，分为老桥和拓宽 2 部分。老桥部分上部结构以折代曲，采用预应力混凝土空心板，下部采用柱式墩台、钻孔桩基础; 拓宽部分上部结构采用装配式先张法预应力混凝土简支空心板，下部基础与老桥一样采用柱式墩台、钻孔桩基础。
2 盾构穿越工况数值分析
盾构穿越施工前采用大型有限元数值模拟分析软件 MIDAS GTS-NX 分析地铁盾构掘进施工对机场高速公路桥结构变形的影响。以两线相交区域中心位置为原点，建立包括既有机场高速公路桥梁、地铁 5 号线盾构段及下穿节点结构有限元网格，如图 2 所 示。根 据 工 程 经 验，所取土体范围为 165m×125m×31m( 长×宽×高) ，通过激活和钝化开挖区的土体单元、结构单元模拟盾构掘进施工过程。
3 穿越过程施工控制技术
盾构掘进穿越机场高速公路桥施工分穿越前、穿越中、穿越后 3 个阶段。盾构始发后至盾构切口所能影响的最初高速公路桥断面前( 约 140m) 作为盾构穿越试推进阶段，把盾构切口进入所能影响的最初高速公路桥断面处至盾尾离开所能影响的最终高速公路桥断面范围定为穿越阶段，把盾尾脱出所能影响的最终高速公路桥断面处后 50m 定为穿越后阶段。同时，考虑到本次穿越实际工况左线穿越位于机场高速公路桥锥坡下，为降低盾构穿越对锥坡的稳定隐患，现场盾构先由右线施工，通过穿越前阶段的施工参数优化及第 1 次穿越的宝贵经验，再左线穿越，把穿越风险降到最低。
4 盾构穿越施工效果分析
南京地铁 5 号线盾构掘进右线于 2018 年 8 月 28 日推进 138 环，开始下穿机场高速公路桥; 2018 年 9 月 2 日推进 170 环，完成下穿机场高速公路桥。左线 2018 年 10 月 28 日推进 139 环，开始下穿机场高速公路桥; 2018 年 11 月 13 日推进 178 环，完成下穿机场高速公路桥。
5 机场高速公路桥变形分析
盾构双线下穿机场高速公路期间，通过对高速公路桥水平位移和沉降分别进行监测，实时掌握盾构施工对高速公路的影响。机场高速公路桥受盾构穿越施工影响较大的桩基水平位移分析曲线如图 7 所示，其中“-”表示向西偏移，“+”表示向东偏移，从图中可看出受双线盾构叠加效应影响，左线穿越期间机场高速公路桥桩基水平位移较右线穿越期间明显增大，且不同位置处桩基位移变化不一。受盾构穿越施工影响较大的桥梁桩基沉降和左侧锥坡位置的竖向变形如图 8 所示，“-”为下沉， “+”为隆起，从图中可看出，盾构双线穿越期间桥梁桩基的竖向沉降较小，而桥梁锥坡位置变形较大。这是由于机场高速公路桥桩基基本都是桥台桩基均位于中风化安山岩中，根据施工图设计说明并结合地质情况分析拓宽桥桥墩及桥台桩基均为端承桩，穿越过程中对桩基影响较小。
6 结语
南京地铁 5 号线盾构穿越机场高速公路桥盾构施工，通过施工前数值模拟计算和施工过程中适应性的参数控制，保证了机场高速公路桥运营安全。本文结合 5 号线盾构穿越机场高速公路桥实际施工控制措施和施工监测数据分析得出以下施工经验。
1) 盾构穿越前针对现场条件和地质情况进行数值分析，对盾构机、盾构管片、注浆系统等进行适应性优化改制，通过穿越试推进段模拟设定合适的推进参数。
2) 施工参数的确定是土压平衡盾构机向前掘进的重要步骤，保持和及时调节压力值是施工中的关键，其中推力、掘进速度和挖土量三者之间的关系主导盾构掘进轴线和地表沉降。
3) 盾构隧道掘进过程中应据不同地质条件、覆土厚度、高架桥情况且同时结合监测结果及时调整施工参数，保证既有机场高速公路运营安全。
参考文献:
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《地铁盾构穿越高速路桥施工控制与影响分析》来源：《施工技术》，作者：马西峰 ，周 游 ，史 剑 ，陈海丽。
