厦门第二西通道是穿越厦门西海域，连接海沧区和本岛湖里的重要通道，也是厦门公路骨干网“两环八射”中的重要组成部分，同时也是构建市域范围内“半小时交通圈”，减小海沧大桥作为“第一西通道”的交通压力，提升厦门岛西部交通能力，如图1所示。

　　 项目起自海沧区马青路，向东以海底隧道形式下穿厦门西海域和象屿码头后，再以暗挖+明挖形式沿兴湖路前行，与成功大道相交，并与规划的第二东通道衔接。

　　 主线隧道从象屿码头登岛后，继续下穿疏港路高架桥及匝道桥桥墩。疏港路高架桥主线桥全长920m，总宽18.0m，双向四车道，跨兴湖路沿疏港路布设，在象屿保税区路口设上下桥匝道1对，A匝道全长592.523m，宽度10m,B匝道全长341.618m，宽度9m;A匝道桥长488.523m，总宽10.0m，单向两车道，连接主线桥及兴湖路地面交通。主线桥及A匝道桥均采用等截面预应力混凝土连续梁体系，2～5孔一联。主线桥标准跨径35m、最大跨径40m;匝道桥标准跨径30m，最大跨径40m。主线桥以第17联(Pm56墩～Pm59墩，40m+2×35m+40m)跨越兴湖路;A匝道共有17个墩台，分为5联，其中第4～5联(Pa10墩～Pa17墩)沿兴湖路布设。

　　 主线桥及匝道桥均采用等截面预应力混凝土连续梁体系;其中主线桥采取弧形箱梁截面，单箱四室，梁高2.2m，预应力混凝土结构;桥墩采用花瓶型板墩，钢筋混凝土结构;桥台采用U形桥台，钢筋混凝土结构。

　　 A匝道桥采用弧形箱梁截面，单箱3室，梁高2.0m，预应力混凝土结构。

　　 采用冲孔灌注桩基础，桩径1 500,1 200mm两种，均为端承桩。其中，A匝道桥桩基础为1 200mm;桩基均按端承桩设计、桩端进入持力层深度微风化岩层≥1m，弱风化岩层≥1.5m，强风化岩层≥2m。

　　 主线隧道在穿越疏港路时，左线隧道需以暗挖方式在Pm58墩～Pm59墩之间下穿;右线隧道及服务隧道需以暗挖方式通过Pm57墩～Pm58墩间，且服务隧道还需以暗挖方式在A匝道桥Pa10墩～Pa11墩间通过。

　　 此处左右线主线隧道埋深均在31～32.5m，隧道全断面位于微风化花岗岩中。由于疏港路高架桥均采用端承型桩基，且桩端持力层为弱风化花岗岩及微风化花岗岩，根据已有类似工程的成功经验，在此种条件下，通过对具体工程地质条件、结构现状、周边环境等因素进行全面调查评估，采取相应的辅助施工措施、选择合理的衬砌结构支护参数与施工工法等，可保证新建隧道的施工安全及已有结构的运营安全。

　　 主线隧道穿越疏港路后沿兴湖路布设，隧道走向近似与A匝道桥平行，对Pa11,Pa12墩影响较大，需实施桩基托换，其中对Pa11号墩台采用梁+桩的托换方案:梁24.9m×4.2m×2.5m，桩21 500mm@19m。对Pa12号墩台采用筏板+桩的托换方案:筏板10.55m×9.3m×2.5m，桩21 500mm@24m。

　　 洞内开挖工法采用CRD法。

　　 该桩基托换区域管线有4大类:3条电信，2条电力，1条雨水，1条给水;其中，电信管线埋深0.4m，电力管线埋深1.2m，雨水管线埋深4.3m，给水管线埋深2.1m，管线影响桩基、梁与筏板的施工，需进行管线迁改。

　　 桩基托换施工区域管线密集，且不宜迁改;需占道施工，车辆无法向兴湖路左转;托换所需的梁、筏板均需开挖4.5m深的基坑，无基坑防护措施，存在较大安全隐患。经过多次专家咨询论证，主线隧道下穿既有匝道桥桥墩采用“三台阶+控制爆破或弱爆破”的施工方案。

　　 为充分摸清下穿疏港路高架桥及其匝道段地层围岩情况，从以下方面着手。

　　 1)查阅疏港路高架桥及匝道桥桩基施工地勘、竣工地质文件。

　　 2)从下穿桩基处，地表垂直进行地质补勘。

　　 3)洞内掌子面进行综合超前地质预报。

　　 4)在临近下穿桥墩桩基16m处进行掌子面超前水平钻，孔内成像，并取芯验证。

　　 经查阅疏港路高架桥桥桩地勘报告、桩基终孔确认单以及现场补勘结果，Pa11,Pa12地表以下22～24m进入微风化基岩，计算出隧道拱顶弱～微风化花岗岩岩板厚度约11m。

　　 结合桥墩Pa11处地表地质补勘芯样以及现有掌子面(距离托换桩基16m)施作30m超前水平钻，TSP、地质雷达预报结果，隧道穿越疏港路高架桥段地质围岩较好，属于Ⅲ，Ⅳ级较好围岩，含水量较少。

　　 依据地勘资料，行车隧道右线下穿疏港路高架匝道桥，埋深35m，拱顶岩板厚11m，不富水，微风化围岩较完整，岩质坚硬，弱透水性。

　　 1)I20b@60cm，喷28cm厚C25混凝土。

　　 2)50cm厚C50,P12钢筋混凝土，主筋采用22HRB400钢筋，间距167mm，纵筋采用HRB300钢筋，间距300mm。

　　 3)径向设L=3.5m，25防腐中空注浆锚杆，纵向间距60cm，环向间距120cm。

　　 4)双层超前小导管42×3.5,L=4m，纵向排距2.4m，即2榀打1次超前。

　　 5)下穿Pa11桥墩时，前后各10m范围内，初期支护进行加强，I20b调为I22b、拱架间距调为50cm、喷射混凝土厚度调为30cm，如图2所示。

　　 下穿既有桥墩段开挖采用三台阶+控制爆破或弱爆破法，减少对桩基础的影响。

　　 1)采用台阶法开挖下穿疏港路高架、兴湖路主干道，宜采用微台阶+控制爆破或弱爆破技术，降低隧道开挖对桩基的影响;尤其是Pa11桥墩处，短进尺，及时支护封闭。

　　 2)下穿段采用较强的支护参数，SL3a衬砌，双层超前小导管以及提高二次衬砌结构的强度控制隧道建成后的地表变形，加强初期支护，控制开挖变形，并及时施作锁脚锚杆，及早封闭初期支护。

　　 3)掌子面开挖每次进尺不大于两榀钢架。

　　 4)施工期间加强对疏港路高架桥监控量测、爆速监测，同时加强监控量测的频率和精度，及时掌握结构变形情况，以及时调整隧道开挖时洞内的注浆参数、结构支护参数、爆破控制速度及开挖速度，并及时采取必要的措施保证高架桥的安全。

　　 5)加强洞内外监控量测的同时，每日地面及桥墩周围设专人全程巡察。

　　 6)储备应急物资，隧道穿越高架桥时，依据监测数据结果，必要时对高架桥采取临时支架进行支撑，以避免高架桥沉降过大。

　　 7)结合三台阶开挖工法，已制作快速应急支撑模板体系，若在下穿桥段时出现掌子面坍塌等紧急情况，立即采用应急模板快速封闭掌子面，进行注浆。

　　 为了解隧道开挖对匝道桥桩基的影响，采用FLAC3D建模，数值模拟方法分析“三台阶、控制爆破”开挖后桩基的沉降和倾斜度以及爆破振动产生的影响，如图3所示。

　　 各岩层力学参数选取如表1所示，爆破参数如表2所示。

　　 根据隧道、地层和高架桥墩的几何及力学参数，利用FLAC3D软件建模，隧道下穿微风化花岗岩地层，Pa11,Pa12墩台下部桩基为端承嵌岩桩进入微风化花岗岩，从下至上穿越地层分别为弱风化花岗岩、强风化花岗岩、全风化花岗岩、残积土和杂填土。

　　 隧道采用三台阶法施工，数值模拟顺序为:开挖第1台阶→初期支护→围岩加固→开挖第2台阶→初期支护→围岩加固→开挖第3台阶→初期支护→围岩加固→施加仰拱及回填→施作全洞二次衬砌。

　　 1)Pa11号桥墩竖向沉降位移为2～3mm;垂直隧道方向没有产生水平位移，两侧岩石、土体分别产生1.89,1.92mm位移;平行隧道方向没有产生水平位移。

　　 2)Pa12号桥墩竖向沉降位移为4.7m;垂直隧道方向没有产生水平位移，两侧岩石、土体分别产生位移1.99,1.9mm;平行隧道方向没有产生水平位移。

　　 3)爆破振动:结合围岩参数，采用三台阶设计的爆破参数，通过对爆破后桥墩的振动速率分析，桥墩Pa11垂直方向振动速率为1.6～1.8cm/s,Pa12号桥台垂直方向振动速率1.2～1.7cm/s，均在规范允许的2cm/s内。

　　 依据数值模拟分析结论，采用“三台阶+控制爆破”工法进行下穿匝道桥桥墩，Pa11桥墩沉降值累计最大为-3.10mm，倾斜值0.001 13ΔD/m;Pa12桥墩沉降值累计最大为-1.0mm，倾斜值0.000 75ΔD/m(ΔD/m为点间差异沉降倾斜值)，达到了数值模拟计算的预期值。

　　 通过数值模拟分析实际工况下各种因素的耦合作用，预测三车道隧道下穿高架桥桥墩时的沉降变形以及爆破对桥墩的影响均在设计及规范允许值内，实际现场开挖施工过程中严格遵守数值模拟的步骤，并做到了控制爆破，初期支护及时封闭，洞内外及地表建(构)筑物加强监测联动，爆速自动监测，以信息化的手段指导施工，成功完成隧道下穿高架桥桥墩施工，各项监测数据均在可控范围内，与数值模拟的结果一致，有效指导了现场实际施工。

　　 1)根据主线隧道与既有疏港路高架桥及匝道桥桥墩的交叉位置关系，隧道下穿段地质条件总体较好，上覆有一定的岩板厚度，虽属于下穿近接施工，但施工中采取了一定的工程技术措施，总体安全可控，实施过程中桥墩沉降、倾斜值均在安全受控范围内。

　　 2)利用数值模拟建模、计算分析，通过预测隧道下穿施工过程对临近桥墩的影响程度及可能带来的危害，为实际施工提供理论依据，以确保施工过程安全和控制桥墩的变形在允许范围之内。

　　 3)通过计算分析可知，采用三台阶+控制爆破开挖工法，双层加密超前小导管，短进尺、强支护等系列措施后，隧道各步序开挖产生的拱顶沉降均<3mm的预警值，故该施工工艺下穿疏港路高架桥及匝道桥桥墩是可行的，施工风险是可控的，可为类似工程提供借鉴。