明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响.pdf

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1、器隧道与地下工程Tunnel&UndergroundEngineering明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响梁子轩1，王健1，潘可明2(1．北京建筑工程学院，北京100044；2．北京市市政工程设计研究总院，北京100082)摘要：以北京市知春桥排水隧道近接桥梁桩基施工为例，应用三维有限元分析方法，研究了明挖法施工对近接桥桩变形的影响。研究结果表明：在基坑近接桥桩施工过程中，桩基受穿越的部位产生的变形较为明显，基坑侧墙中部和底部会产生较大的变形，由此提出了一些施工建议，可供类似工程参考。关键词：隧道；明挖法；近接施工；桥桩；位移；变形．中图分类号：U455．45文献标志码：B文章编号：100

2、9—7767(2011)02--0084-03TheInfluencesofOpen-cutTunnelingonAdjacentBridgePilesHangZixuan，WangJian，PanKeming随着城市的持续发展。城市地下空间开发利用的规模不断扩大。受工程地质条件和施工工法的限制，新建隧道施工将不可避免地对近接既有结构产生扰动，由此可能引起工程灾害。日本的研究人员根据新建隧道和既有结构的相对空间位置关系，将新建隧道的施工范围进行了划分。以此来指导施工。我国对此类问题的研究也比较多。但还没有相对成熟和完善的施工规范①。北京建筑工程学院的王健教授对新建地下工程穿越既有结构的技术要

3、求进行了总结和分析研究。对工程有一定的借鉴和指导意义。为了确保新建隧道近接施工对既有结构的影响在安全范围之内，笔者利用MIDAS—GTS建立了三维有限元模型。研究了明挖法隧道施工对近接既有桩基以及周围土体的影响规律。1工程概况1．1工程设计概述拟建排水隧道位于北京市海淀区知春路．高程主要根据知春桥泵站和知春路及周边地区雨水排放需要控制，标高为45．57～50．56m，槽深大多为6m左右，全长约1220m，纵坡为0．8‰。线路起点在城铁13号线知春路站西侧原泵站的出水井附近．向北至知春路后转向东，并沿知春路南侧辅路和人行步道至学知桥。最后进入北土城沟。知春桥排水隧道与桥梁平面位置关系及与TX3

4、桥墩关系见图1、2。北由i：10110图1排水隧道与桥梁平面位置关系图(m)①引自北京建筑工程学院王健教授等人撰写的《地下工程穿越既有交通设施技术要求》项目编制大纲。图2排水隧道与TX3桥墩关系剖面图(111)84啼荭投东一盯2011No．2(Mar．)V01．291．2工程地质情况殛水文条件I)r程地质情况根据《岩土工程勘察报告》(2009市003)，该I。程拟建隧道场地土质表层为人T堆积(D层，厚l2～2m；人r填土①层；粉土填土①．层：粉质黏土填土(眈屡；细砂填十①，层。人T堆#!层以下的第四纪沉8{层．拟建隧道持力层土质为第科纪沉积的粉上②层，局部为粉质黏土④层，黏土②，层；粉质黏土

5、③层及粉土@，层。21水文条件根据％时地勘资料杳阅．在7～73m深度有台地潜水．施工时先暂不考虑降排水。2有限元数值模拟殛分析2．1有限元数值模型的建立计箅模型尺寸为30mxSOrex50m．即沿隧道施T方向取30m．沿隧道横断面方向取50m．深度方向取50m．如罔3，4所示。上体材料按照理想弹塑性介质考虑．其本构关系采用摩尔一库伦理论，土体和承台均采用实体单元．村砌采川板单元．桩基采用粱单冗，模型的边界条件除了r表面为自有面外．其余侧面和底部均施加法向约束．桩蕈采用古德曼接触单元．限瓤承台的水平位移。菏载条件为考虑土捧自重作用，并考虑上部结构的自重。目3有Ri目格划丹22明挖隧道过程和隧道

6、村砌的模拟在隧道开挖之前．土层在茸自重及苒他外部荷载作片J下已处j’受力变形状态。在隧道开挖之后，由于基坑周边的土摊应力被释破，必然要引起土层的应力重分市。笔者采用如下的方法模拟明挖法隧道施工过程：．。。，。。!§i臻地nd下Eng工ine程er晨目4叫挖隧m％既自*№t§m∞Ⅱ**iI)施加土体自重．激活桩基和承台以及士体单元．将位移制定为零，这样将得到隧道开挖前土层的初始应力场；2)开挖隧道部分的单元，同时激活衬砌单冗，以模拟隧道的开挖和衬砌的施工．3)磷时在开挖面I。施加临时支撑．用粱单元模拟，粱单元的内力根据土层侧胜力来定。23计算结果分析新建隧道施工必然会对周围土体产生一定的扰动，

7、进而引起土中应力的重分布．土中应力的重分布叉会对桩基的应力和应变产生一定的影响⋯。鉴于以j：原因．笔者主要研时明挖法施I对土体的扰动和桩基的，立形规律。I)艟道周边土体的侧穆隧道开挖引起土体应力释放．进而引起基坑周围土体向开挖面收敛。基坑周围的土体在隧适中部收敛值最大，井由此处向两端递碱。原因是隧道开挖引起土体的侧土压力释放．侧土压力在此处弯矩最大．弯矩值由此处向两端递减(见圉51。目5{坑*#自《周目±体∞