浅析关于盾构法隧道施工对桥梁桩基数值研究.pdfVIP

2011年第03期 科技疆向导 ◇交通与路建◇ 浅析关于盾构法隧道施工对桥梁桩基数值研究 陈 骁 (贵州省交通科学研究院 贵州 贵阳 550008】 【摘 要】本文介绍主要采用有限元数值方法，以高架桥建设为工程背景，对该工程桩基面临的邻近隧道施工问题进行了数 值分析研究。主要从地表变形、桩基变形、桩侧阻等角度对桩基的性状进行深入分析，以期明确隧道施工对桩基造成的影响。 【关键词】隧道施工；桥梁；盾构法；数值分析 1．工程背景 f31隧道第 1步开挖：从初始面至A广A一次开挖 8m； 1．1工程概况 f41隧道第 2步开挖：从 A—A向前开挖到面B—B，一次开挖 该工程由高架道路和一座立交桥组成．主线全长3173m 距离为3m： 拟建立交桥位于工程西端．基础类型采用钻孔灌注桩，桩基有 f51隧道第3步开挖：从B—B向前开挖到面 c—c．一次开挖 四桩承台和两桩承台。研究的是两桩承台，桩径 1m、设计桩长 距离为 3m； 58m，单桩承载力 5000kN 承台平面尺寸为 3．0mx5．4m 桩顶距 f61隧道第 4步开挖：从C—C向前开挖到面D—D，一次开挖 地面的距离为 2m 距离为 3m： 规划中的隧道沿高架桥走向，采用盾构法施T 隧道直径 f7)隧道第 5步开挖：从D—D向前开挖到面E—E，一次开挖 为6．2m。隧道顶部距离地表距离为 10m 隧道将桩基一侧穿过， 距离为 3m。 其中隧道外侧距桩基的水平距离仅为3．2m左右。 为了维持隧道开挖面上的土压平衡。需要在开挖面上施加 1．2工程地质条件 相应的泥水压力 泥水压力的大小通常根据原有土体中的侧 岩土层构成较复杂，人工填土和软弱粘性土厚度较大，基 压力来确定 数值模拟中通过定义衬砌的收缩值来考虑开挖 岩埋藏较深 在本桩基的勘探深度范围内分布着从2-1到5— 引起的隧道周围的土体体积损失 根据设计要求，该次计算中 2共 8种土层．其中5—2层中风化泥质粉砂岩工程性质较好 选 取的隧道开挖土体体积损失为 1％ 为桩端持力层 3．数值分析结果 该场地地下水为潜水，地下水埋深 2m左右，赋存于填土 、 3．1隧道开挖对地表土体变形的影响 砂土和软土中，接受大气降水和地表水入渗补给。 根据Peck的理论分析，隧道开挖引起的地表沉降曲线近 2．计算模型与施工步骤 似呈高斯分布．形成一个沉降槽。为隧道施工引起的桩基上方 2．1计算模型 的地表沉降曲线 从中可以看出，靠近隧道一侧的土体变形大 建模尺寸取 70mx50mx30m，其中水平 x方向为 50m，竖直Y 于另一侧，最大沉降发生在隧道上方 方向f桩长方向)为 70m，z方向(隧道掘进方 向)为30m。采用位移 不同开挖步对地表变形的影响并不相同 从可以看出，第 边界条件底面限值竖直和水平位移左右两侧施加法向约束。 1步开挖的范嗣虽然较大f8m)，但 由于距离桩基还有一定距离， 计算模型的初始地应力按下列方法得出。 所以地表受到的影响较小 第 2步开挖至前排桩，地表沉降明 第 k层土层 的竖直 向地应力 Gk取 自重应力 即 显增大．表明受施工影响较大。随着隧道继续掘进，地表沉降继 续发展，但趋势明显趋于稳定，最大沉降量在 1lmm左右。沉降 G=∑9．8．Ph (1) 槽的范围是5-30m卸荷扰动区与水平面的夹角在 45。至之间， 数值分析得