地铁车站暗挖隧道施工对既有桩基的影响论文

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1、地铁车站暗挖隧道施工对既有桩基的影响论文.freel左右，设计方案拟采用明挖基坑施工完成后再开挖隧道。研究断面情况如图1所示。计算的目的是为了弄清隧道施工期间，其开挖及支护对既有桩基的影响，从而确定设计方案及措施。2计算情况2.1施工过程模拟在隧道施工之前，先施工明挖基坑防护桩，随后开挖基坑，施工基坑底部桩基，待其底板浇注并达到设计强度后，再开挖隧道。隧道施工采用中隔壁(CD)法施工3，4，循环进尺为1.2m，初期支护紧跟掌子面，先开挖中隔壁内侧，后开挖中隔壁外侧，开挖顺序为先开挖中洞，再开挖左洞，最后开挖右洞，等三洞初期支护全部施工完毕后，再拆除临时支护，最后施作二次衬砌。

2、具体的暗挖隧道开挖顺序如图2所示。2.2计算参数针对地勘资料，将围岩综合为5层材料性质的岩土体，进行研究5，6。超前小导管与系统锚杆通过提高所处围岩物理力学指标来等效处理7。材料物理力学参数如表1所示。2.3支护结构参数支护结构参数如表2所示。2.4计算模型计算范围选取为：上部至地表，下部至隧道仰拱以下40m，左取150m，右取70m，隧道埋深为23m，纵向取7倍桩基直径。隧道左右有水平约束，下部有竖向约束，前后有垂直其面的约束，地表为自由边界。计算中，用实体单元模拟围岩、二次衬砌、初期支护、桩基，用接触单元模拟桩基与土体的摩擦效应8～12，桩侧法向和切向刚度均取100MPa

3、，桩底法向和切向刚度均取480MPa。高架桥桩基底部位于红色风化岩层中，顶部荷载为3000kN；人行桥桩基底部位于可塑残积土层中，顶部荷载为500kN。计算模型采用流体–力学耦合模型，力学模型采用Mohr-Coulomb屈服准则，流体模型采用Fluid-Isotropic准则，并指定土体不能承受负的孔隙压力，总单元数为24715个，总节点数为50922个。3高架桥桩基计算结果分析3.1内力随施工变化规律高架桥桩基内力及安全系数变化规律如图3所示。通过对图3的分析可以得出如下结论：(1)最大桩身轴力并不在桩顶，说明桩侧摩阻力在隧道施工过程中呈负摩阻力状态，对桩基的承载能力非常不

4、利，这主要是由于地下水位较高，地质条件较差，隧道施工过程中，不可避免地导致地下水位降低，桩周土体固结下沉而引起的13。(2)高架桥桩基轴力随施工推进总体上呈递增趋势，在整个施工过程中，桩基中部以上控制截面轴力变化较小，最终轴力与初始轴力相比，最大递增量仅为200kN，同比递增了6%；中部以下控制截面轴力变化较大，发生在桩基底端以上10m处，最终轴力与初始轴力相比，最大递增量可达900kN，同比递增了30%，是高架桥桩基的控制截面。前4步施工，桩基1轴力变化幅度较小，递增量仅为130kN；第5步施工时，桩基1轴力有较大突变，突变量可达250kN，此时桩基1的最大轴力为－3800

5、kN，发生在桩基1底端以上10m处，是桩基1轴力变化较大的关键工序；后继施工中，轴力虽仍在递增，但递增幅度相对较小，平均每步递增幅度仅为15kN；桩基1的最大轴力为－3978kN，发生在桩基1底端以上10m处，同比递增了20%。前6步施工中，桩基2轴力变化较大，递增量可达590kN，平均每步变化接近100kN，这是桩基2轴力变化较大的关键工序；后继施工中，中洞临时支护拆除，这也是桩基2轴力变化较大的关键工序，轴力突变了130kN；桩基2的最大轴力为－3906kN，同比递增了30%，也发生在桩基2底端以上10m处。(3)高架桥桩基弯矩随施工总体上呈递增趋势。桩基1的弯矩变化较大

6、的区段为桩基底端以上12m桩身，且最大弯矩发生在桩基底端以上10m处。前14步施工，桩基1的弯矩基本上在－350kN·m左右，变化不大；第14步施工时，桩基1的弯矩为－309.1kN·m；第15步(左洞临时支护拆除)施工时，桩基1的弯矩变化较大，由－309.1kN·m变化到－588kN·m，同比递增了90%；桩基1的最大弯矩为－588kN·m，与初始弯矩相比，递增了1.8倍多，而且绝大部分弯矩递增量是由左洞临时支护拆除贡献的。因此，可以判定左洞临时支护拆除是桩基1弯矩变化较大的关键工序。桩基2的弯矩变化较大的区段与桩基1相同，但变化幅度比桩基1的要大。前12步施工，弯矩变化较

7、小，基本上在240kN·m左右徘徊；第13步(中洞临时支护拆除)施工时，弯矩突变较大，与前一步相比，递增了1.7倍多，这是桩基2弯矩变化较大的关键工序；后继施工，弯矩已趋于稳定；桩基2的最大弯矩为526kN·m，与初始弯矩相比，递增了2倍多，且绝大多数弯矩递增量是由中洞临时支护拆除贡献的。(4)高架桥桩基安全系数随施工推进总体上呈递减趋势，变化规律与弯矩变化规律一致；中洞、左洞临时支护拆除时，高架桥桩基安全系数降低幅度较大，这是高架桥桩基安全度降低的关键工序；最终施工完毕时，最小安全系数仅为4.7，发生