大直径泥水盾构近距离穿越桥桩影响分析.pdf

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1、器轨道交通与地下工程TrackTraffic＆UndergroundEngineedng大直径泥水盾构近距离穿越桥桩影响分析潘茁，江玉生(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083)摘要：为了确保大直径泥水盾构安全顺利穿越桥桩，避免桥梁桩基的过量变形，依托天津站一天津西站地下直径线工程，分析了泥水盾构近距离穿越时对桩基的影响。通过数值模拟及对现场监测数据的分析，明确了泥水盾构近距离穿越桥桩时桩基的变形规律以及重要的影响因素。研究结果表明：大直径泥水盾构近距离穿越桥桩，桩基竖向变形为隆起；盾构开挖范围内桩基横向水平变形最大，主要向盾构隧道所在一

2、侧发生偏移。桩基变形有别于土压平衡盾构其主要原因为泥浆、同步注浆的影响，数值模拟应重点考虑隧道周围液体的影响。盾构近距离施工时应综合考虑泥浆的浓度、流动性以及合理增加同步注浆的压力。关键词：泥水盾构；穿越桥桩；桩基变形；数值模拟中图分类号：U455．43文献标志码：B文章编号：1009—7767(2015)06—0064—04InfluenceAnalysisofLargeDiameterSlurryShieldthroughnearbyBridgePilesPanZhuo，JiangYusheng随着我国经济发展以及城镇化的加快，国内很多城市都竞相发展以

3、地铁为主的轨道交通运输系统。地铁修建往往将盾构施工作为首选。泥水加压平衡盾构由于扭矩小，刀具磨损轻微，更适合大直径、长距离的盾构施工卜21。就目前国内情况而言，泥水加压平衡盾构多适用于大直径隧道的施工(¨1。如上海崇明越江隧道(矽15430mm)[5J、南京长江隧道(∥14930mm)、北京地下直径线工程(矽11930mm)。盾构近距离侧穿桥桩属于施工过程中的难点，随着轨道交通的发展，类似情况会逐渐增多。目前国内对这方面的研究主要为土压平衡盾构，而对于大直径泥水盾构的研究则较少。笔者以天津地铁直径线为背景，对大直径泥水盾构近距离侧穿桥桩进行了数值模拟分析，

4、研究了桩基的位移变化规律，并与实际监测结果进行对比，提出了需采取的技术措施．可对以后类似工程提供一定的参考。1盾构掘进过程对周围土体的影响盾构掘进对周围土体的扰动与多项因素有关，其中包括地层条件、隧道施工方式与水平、隧道的直径和埋深、壁后注浆情况等。土体变形大概分为以下6种情况16-81：64啼荭故_畚2015No．6(Nov．)V01．331)盾构刀盘到达前，土体发生的移动有两种：一是背离掘进方向。二是靠近掘进方向。前者主要是由于设备对前方土体产生了较大的推力，超过了土体原有应力．从而使地表发生隆起现象。后者则相反。2)盾构到达过程中，土体受到平衡压力以

5、及刀盘掘削的影响，其应力及应变发生变化，土体的孔隙水压力升高，如平衡压力较大或在欠挖状况下，地表会发生隆起。反之会发生沉降。3)盾体经过时，壳体与周围土体存在一定的摩擦力．而泥水盾构，由于周围泥浆的包裹，摩擦力相对较小，但对土体的应力也会产生一定的影响，可能会发生地面的隆沉。4)盾构在通过过程中，所形成的建筑空隙会造成土体的荷载变形以及应力释放．建筑空隙主要分为两部分：一部分为盾体经过时，刀盘直径大于盾尾直径产生的空隙：另一部分为盾尾直径大于管片直径产生的空隙。如果建筑空隙不能及时有效填充，土体就会向建筑空隙移动。尤其在黏土中掘进时，盾构可能黏附一定的黏土

6、，在空隙加大的同时，同步浆液如未能增加，这样地层的损失就会相应增加。5)壳体通过以后，周围土体的物理系数也会发生相应变化，如孔隙水压力的变化会对周围土体产生影响，主要表现为固结沉降。若土体为软质黏性土，则可能发生后续沉降。6)盾构推进过程中的姿态。如抬头、纠偏等造成实际的开挖面加大．产生地层损失，也会对周围土体产生影响。2工程背景天津地下直径线隧道中盾构隧道采用NFM公司生产的泥水加压平衡盾构，刀盘直径为11．97113。隧道从金钢桥东马路侧引桥的6号墩与主桥7号墩中间穿过；盾构隧道从主桥7号墩的边桩一侧穿过。隧道施工场地土层情况从上到下为：1)杂填土；2

7、)粉质黏土；3)粉土；4)粉质黏土；5)粉土；6)粉质黏土；7)粉砂等。金钢桥主桥7号墩的桩基为桥梁的主要桩基，盾构隧道从7号墩的边桩一侧穿过．与7号墩边桩桩尖水平距离仅为1．968m，施工风险较大。盾构侧穿金刚桥桥桩横断面图见图l，金刚桥监测点分布图见图2。图l盾构侧穿金刚桥桥桩横断面图(m)3数值模拟分析3．1计算模型天津地下直径线盾构施工．盾构管片内径10．6lql，外径11．6m，厚度500mm，埋深3lm，采用C50混凝土．混凝土衬砌弹性模量为34．5GPa，泊松比为0．2。整个模型计算范围：宽64in，高126m，沿隧道的推进方轨道交通与地下工

8、程器TrackTraffic＆UndergroundEnginee