城市地铁施工近邻短桩桥基加固效果研究论文

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1、城市地铁施工近邻短桩桥基加固效果研究论文摘要：结合北京地铁10号线国贸站西北风道施工对邻近短桩桥基影响的工程问题，运用ABAQUS软件，在对施工过程进行三维动态模拟的同时，针对不同的桥基加固方案，重点研究施工过程中桥基的变形和受力性态以及桩土相互作用机理，并将部分计算结果与量测结果进行比较。研究表明，桩基托换能够有效地减少施工期间桥基的沉降；通过地面支撑减载以及在短桩底部进行局部注浆加固处理不能有效地减少施工对桥基的沉降影响。所取得的研究成果为该工程施工提供决策和指导作用，也可供类似工程参考。关键词：城市地铁施工；短桩桥基；加固效

2、果；桩-土相互作用；ABAQUS引言随着城市地铁工程在我国的大量修建和快速发展.freel。1.2施工简介西北风道断面采用洞桩法施工，图3为洞桩法结构断面施工方案，其主要施工步序为：(1)预加固左右小导洞→(2)开挖和支护左右小导洞→(3)小导洞内施工钻孔灌注桩→(4)小导洞内施做桩顶冠梁以及主体拱部位于小导洞内的初期支护结构→(5)小导洞内回填混凝土→(6)预加固主体拱部→(7)开挖主洞至开挖面1→(8)施做主体拱部初支→(9)开挖主洞至开挖面2→(10)施做支撑1→(11)拆除主洞内的导洞初支→(12)开挖主洞至开挖面3→(1

3、3)施做支撑2→(14)洞内斜向下定向注浆→(15)开挖主洞至开挖面4→(16)施做支撑3→(17)预加固主洞底部→(18)开挖主洞至开挖面5→(19)施做二衬1→(20)拆除支撑3→(21)施做二衬2→(22)施做支撑4→(23)拆除支撑2→(24)施做二衬3→(25)拆除支撑1→(26)施做二衬4→(27)拆除支撑4。1.3桥基保护措施和加固方案由图1和图2可知，21西桥基不仅桩短而且与导洞支护外缘的距离在平面与剖面上只有1.5m，因此，必须采取措施进行保护。鉴于该桥基的施工风险很大，经过比选和综合考虑，初步拟订了以下几种主要

4、的加固方案。1.3.1开挖洞室周围注浆加固即在开挖洞室周围实施注浆加固地层，改善地层的物理力学指标，主要是增加地层的变形模量E、粘聚力C、内摩擦角φ等值，以减少地层的松动范围，从而达到减少地层变形的目的。具体措施为：(1)小导洞开挖周边预注浆处理，注浆范围不小于0.8m；(2)主体扣拱过程中拱部预注浆，注浆范围不小于0.8m，采用大管棚配合小导管注浆；(3)主体洞内斜向下对桩周土层定向注浆，注浆范围不小于1.5m，开挖过程中桩间土层钢花管注浆；(4)主洞底部预加固注浆，注浆范围不小于1.0m；(5)及时进行初期支护后的补充注浆，注

5、浆加固范围分布见图2所示。1.3.2桩底地层注浆加固由于桩底地层为圆砾卵石层，此地层可注性较强，通过注浆加固地层可以提高地基的承载能力，也起到减少施工对桩底土层扰动的作用。实际操作过程是，水平方向上从短桩区域两侧在导洞内向中间进行夯击注浆钢管，垂直方向上则在导洞内从仰拱底部向桩基底部呈扇形逐渐靠拢。具体见图4及图2所示。1.3.3桥基托换就是在地面选择合适的地点打设深桩，深桩的长度达到结构底板以下的圆砾卵石层，通过后植筋技术将承台扩大，并将部分荷载转移至新增设的深桩上，使之与短桩共同受力，一起抵抗变形。这样可以大大提高短桩处的承载

6、力，同时可以进一步减小桥基的沉降。托换桩为4根，直径为1.0m，桩长设计为25.4m，持力层刚好在卵石层上，恰好避开了易塌孔的地层。考虑到承台、桥桩与墩身的协调性，将规格为5.5m×5.5m×2m的原设计承台扩成规格为9.78m×9.78m×2.76m的扩大承台，桥基托换设计简图见图5。1.3.4支撑减载在地面扩大承台区域外搭设支架，对桥基上部的简支梁进行支撑，将部分荷载转移至支撑体系上，从而减轻桥基所承受的荷载，达到在后续施工过程中减小沉降变形的目的。原设计与短桩相连的墩身向下传递的最不利荷载为13280kN，设计减载3600k

7、N。1.3.5其他方面此外，还考虑了加强风道的施工设计参数，譬如，将原设计Φ400，壁厚10mm的钢支撑变更为Φ600，壁厚12mm的钢支撑，间距由3m变为2m；暗挖施工中格栅密排通过；基坑开挖过程中及时封堵掌子面等措施。2施工对桥基影响的数值分析2.1计算模型的建立土体和注浆加固区域的物理行为按Mohr-Coulomb屈服准则考虑，支护结构和桥基的物理行为按弹性材料考虑。桩土之间相互作用的接触行为按有限滑动接触算法考虑。土体、桥基、加固区域、二衬等三维几何拓扑区域划分成块体单元，支护结构、边桩、横撑等二维几何拓扑区域划分成（等效

8、的）壳体单元，桥基和土之间的相互作用界面用三维面-面接触单元来模拟。地层的物理力学参数按地质详勘报告取值［2］，开挖、支护、加固等施工参数按照施工设计和加固方案取值［3-4］。支护结构的物理力学参数参阅规范取值［5］。开挖区域和托换桥基的空间位置关