盾构隧道施工引起的地层位移对既有桥梁桩基的影响分析

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1、盾构隧道施工引起的地层位移对既有桥梁桩基的影响分析摘要：盾构法已成为我国城市地铁施工中一种重要施工方法，有施工引起的地面沉降对其周围环境的影响是盾构隧道设计和施工中非常重要的问题。本文根据某地铁盾构隧道穿越桥桩工程，因公软件进行数据模拟，并对计算结果和实测结果进行对比和分析，研究了隧道开挖中产生的位移既对桥桩的影响，并提出相应的的建议。关键词盾构隧道施工地层位移桥梁桩基abstract:theshieldlawhasbecomechina’surbansubwayconstructionanimportantconstructionmet

2、hod,constructionofgroundsubsidencecausedbytheinfluenceofthesurroundingenvironmentisdesignofshieldtunnelinconstructionandveryimportantquestion.thispaperaccordingtoasubwaytunnelthroughconstructingproject,onbusinesssoftwaredatasimulated,andthecalculatedresultsandthemeasuredr

3、esultswerecomparedandanalyzedinthispaper,researchthetunnelexcavationofthedisplacementproducedbothtotheinfluenceofthebridgepier,andputforwardthecorrespondingproposal.keywords:shieldtunnelconstructionformationdisplacementbridgepilefoundation中图分类号：tu74文献标识码：a文章编号：引言随着城市集约化的发

4、展，充分利用城市地下空间是十分必要的。地铁作为现代城市大规模快速客运系统的一个重要组成部分，极大地缓解了市区地面交通的拥挤阻塞状况，对改善城市交通和促进城市经济发展发挥着重大作用，被认为是城市的生命线工程。而城市地铁施工往往要受到环境和施工条件的限制，因此近接既有构筑物工程大量涌现，在这种情况下，如何把对环境的影响减少到最低限度，是地铁在近距离条件下施工的核心问题。北京地铁隧道多处穿越桥梁。地铁开挖引起的土层沉降、应力变化对既有桥梁的正常使用将产生一定影响，往往会引起桩基础的沉降，造成桥梁上部结构的变形，当变形过大时将危及结构的使用功能，

5、因此对施工技术要求高，这也是设计者和施工单位所关心的问题。这一现象也引起了地下工程界、岩土工程界的广泛重视。1、工程概况拟建场区以第四纪冲积、洪积地层为主，围岩类别属于ⅳ类。隧道围岩以粉土与粉质粘土为主，结构顶板及底板均埋置于粉质粘土中。拟建地铁隧道下穿某跨河桥，跨河桥为3跨简支梁结构，下部结构形式为桩接墩，跨径分别为6．7m、30．9m，隧道拱顶距河床底分别为10．3m、8．4m。地铁隧道为马蹄形断面，左线距离两侧桩基分别为0．73m、0．55m，右线距离两侧桩基分别为1．03m、0．61m。跨河桥宽49m，长44．6m，桥基为混凝土灌

6、注桩排桩，直径41200mm。隧道采用矿山法施工，上下台阶开挖，复合式衬砌，由钢格栅加喷射混凝土的初期支护与模筑混凝土的二次衬砌构成，两次衬砌之问设置柔性卷材防水层。初衬采用c20喷射混凝土，二衬采用c30模筑混凝土。开挖中对拱顶及开挖边缘地层进行小导管超前注浆，分步开挖土方、分步架设钢格栅及喷射混凝土，在上一步初衬的保护下开挖下一步土方。2、计算模型根据原形建立图2所示的计算模型。计算模型共剖分单元16459个，节点73400个，隧道周围网格适当地加密，以精确地反映其应力应变特征。计算模型上部边界为自由面，按设计要求施加了20kn／m2

7、的地面超载；其余边界均为位移约束边界。计算中所采用的材料参数见表1。在地下工程开挖中首先要进行初期分析，即对初始地应力场进行模拟。一般情况下把施工前的状态定义为初始状态，在这种状态下，土体的压缩变形及排桩的变形均已完成，土体与桩体达到平衡状态。只有当初始地应力场符合实际，才能开挖进行第二阶段的分析研究。图3为模型的初始应力场的模拟结果，从图中可以看出主应力随深度的变化符合一般的地应力变化规律，表明所建立的模型较好地反映了初始地应力场，也说明所建立的模型合理、施加的边界条件合理。3、三维数值模拟结果分析本次模拟共划分了10个阶段，阶段1为初

8、始应力场的模拟，按施工方法先开挖左线隧道，再开挖右线隧道。每个隧道的开挖遵循“上台阶开挖一施加初衬一下台阶开挖一施加初衬一施加二衬”的步序进行，并按不利的情况处理，即隧道划分为两个台阶进行开挖