盾构隧道施工对高架桥墩及桩基影响分析

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1、2010年3月第3期城市道桥与防洪管理施工83盾构隧道施工对高架桥墩及桩基影响分析侯剑锋(上海市政工程设计研究总院，上海市200092)摘要：上海北京西路一华夏西路电力电缆隧道工程沿成都路高架走行，该范围采用盾构法施工，沿线共穿越了98个高架桥墩。该文通过经验公式及有限元空间分工况模拟计算的方法，对盾构法隧道穿越高架桥墩的工况进行了分析，根据分析结果，盾构穿越高架桥墩可保证桥墩的安全。关键词：盾构隧道；高架桥墩；数值分析中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：1009—7716(2010)03—0083—

2、059．4m，平均覆土为18．1m。0引言穿越范围内桥墩桩型有PHCA550×105预制随着城市地下空间的开发，在既有建(构)筑物桩、混凝土预制桩450mm×450mm和800钻孑L旁边施工地下工程的情况会越来越多。其中，在既灌注桩三种。其中39个桥墩桩基采用了PHC有高架桥旁边施工盾构法隧道就是较为普遍的一(A550×150)桩，桩长基本为50m以上，相应桩侧种情况。隧道施工会改变高架桥梁结构的受力状的隧道覆土最大为24．55m，最小为9．34m，平均为态，具体会造成什么样的影响应具体问题具体分19．53m

3、。16个桥墩桩基采用了8o0钻孔灌注桩，桩析，例如，隧道在桩基下还是在桩基旁边穿越就会长基本为52m以上，相应桩侧的隧道覆土最大为有显著的不同。目前，由于隧道埋深还较浅，最常20．5lm，最小为10．79m，平均为16．59m。43个桥见情况是在桥桩旁边推进盾构。这种情况会使桥墩桩基采用了450mm×450mm预制方桩，桩长基桩产生附加弯矩并造成桥桩轴力增加，并可能引本为31m，相应桩侧的隧道覆土最大为22．54m，起墩身倾斜。最小为9．88m，平均为l7．33m。本文首先采用理论分析确定了受盾构施工影盾构隧

4、道沿线穿越高架桥墩将对桥墩产生影响最大的桩基，然后，针对实际工况建立三维有限响，盾构推进所引起的沉降变形将引起桥墩倾斜，元对盾构隧道施工对该桩基影响进行了分析。分从而影响桥墩上方盖梁、桥面梁的受力状态，严重析结果说明隧道施工对该桥墩及桩基的影响是满时可能造成桥梁上部结构的破坏，危及高架桥安足结构安全要求的，具体施工监测结果也证明了全。同时盾构施工也将对桥墩桩基产生影响，盾构这一点。推进所产生的推进力、侧壁摩阻力，以及盾构推进后所引起的土体变形将影响桩身受力状态。电1工程概况力隧道的盾构施工是否可保证高架桥墩基

5、础的上海北京西路一华夏西路电力电缆隧道为连安全，以下分别通过经验公式及有限元计算进行接市中心的世博站及浦东的三林站的电力电缆隧分析。道工程，线路全长约15_3km。其中，盾构法隧道内2隧道穿越对桥墩承台影响理论分析径5．5m，长约8．84km；顶管法隧道内径3．5m，长约6．14km；明挖隧道约0．30km，沿线共设14座由于隧道所穿越桥墩时与桥墩的距离不同、工作井。电力电缆隧道有部分线路在上海成都路隧道埋深不同、桥墩本身的构造也不同，要分析隧高架下走行，电力隧道与高架道路近距离并行约道穿越对桥墩的影响，需要

6、先找出盾构穿越时最3．6km左右，涉及到98个桥跨，该段为盾构法隧道。不利的桥墩。本文通过经验方法，即文献[1]提出电力隧道在南北高架桥墩侧通过，与桥梁桩可采用R．B．Peck所得出的方法预估隧道施工所引基的最大净距为13m，最小净距为1．2m(延安路起的地面沉降曲线，这也是目前最常用的估算盾高架处)、2．6m(南北高架处)，平均净距为5．7m。构法隧道沉降变形的方法。R．B．Peck提出当地层穿越段隧道的最大覆土为24．55m，最小覆土为损失在隧道长度上均匀分布，而沉陷的土体体积没有明显变化时，则地面沉陷槽

7、曲线近似高斯曲收稿日期：2009一l1—29作者简介：侯剑峰(1977一)，男，上海人，硕士，工程师，主要线，如图1所示。从事地下空间设计工作。根据图l中隧道沉降槽断面的正态概率曲线，84管理施工城市道桥与防洪2010年3月第3期梁结构最为不利，选择在隧道施工中引起桥承台处地表差异沉降最大的PW143桥墩进行进一步～分析。率点3一隧道穿越对桩基影响的数值分析NI：2根据上节分析所得结果，对隧道施工时引起桥承台倾斜最大的PW143桥墩进行空间有限元模&拟，模拟考虑盾构施工工况的影响，分工况进行模拟。桥墩承台与隧

8、道关系如图2所示，桥墩承台构7图1盾构法隧道引起的地层沉降计算图造如图3所示。"可得沉降槽体积：4=、／21T(1)∞同样可得到距离隧道中心线处的地面沉降：±==2==jS-Smaxexp(一)(2)2‘式(2)中：——沉降槽宽度参数，根据上海地区经验可取i=R．(ZIR)；——土体损失量，根据上海地区经验，盾构机正常施工时均可控制在1％以内；卜隧道中心埋深；——隧道外径。根据PECK公式，通过各承