超临界桥桩基施工对既有隧道影响数值与实测分析

发布时间：2019-08-19 13:30

【摘要】：某新建立交桥多次跨越地铁盾构区间隧道,其桩基基础工程离盾构隧道结构较近,属于近接施工。在新建立交桩基施工过程中,由于钻孔扰动、施工荷载等因素会引起地层产生移动和变形,导致附存于地层中的区间隧道结构随之发生移动和变形。通过数值模拟,分析桥梁桩基施工对隧道结构的内力及位移影响,进一步对桥梁设计及施工方案进行优化,以减小近接施工的影响,规避一定量风险。通过数值模拟软件Midas/GTS计算得出的管片位移、盾构隧道拱顶最大沉降变形与径向收敛变形均未超过控制标准,其模拟计算结果与现场监测数据基本相符。
【图文】：

帕?次跨越地铁隧道，跨径/梁高为(28.7+26.3)/1.8m，采用预应力混凝土连续箱梁。桥梁施工步骤为:依照桥梁基础布置，于设计位置事先压入钢护筒(渐挖渐压静压法施工，施工完毕不拔除)→采用振动相对较小的施工设备，在钢护筒内成孔，穿过盾构区域至设计桩底高程→成孔后放置桩基钢筋笼，完成桩基混凝土灌注，成桩后，施作承台和永久墩→利用永久桥墩的承台设置现浇支架临时墩，安装架设贝雷片或军用梁以及模板→完成梁体浇筑并养护到设计要求→施工桥面系及附属结构，拆除临时墩成桥。B、D匝道跨越地铁位置关系如图1和图2所示。B、D匝道桥梁桩基设计尺寸、受承台顶支反力(标准值)及与地铁位置关系情况如表1所示。图1立交跨越地铁平面表1桥梁桩基设计尺寸、受力及与位置统计匝道B匝道D匝道墩号竖向力/kN横桥向水平力/kN横桥向弯矩/(kN·m)纵桥向水平力/kN纵桥向弯矩/(kN·m)桩基根数×桩径(d)×桩长/m与地铁最小净距/mB17586.0146.73575.6385.05499.32×1.5×505.2B27600.6148.03376.4392.14985.92×1.5×535.1B33771.772.5467.7376.52427.44×1.0×536.4D19001.90.01771.4437.84973.44×1.0×507.5D211253.20.02163.4573.56469.73×1.2×553.8D38920.50.01807.7433.84874.84×1.0×505.9104铁道标准设计第61卷

图2桥梁与地铁的立面关系(单位:m)2计算模型建立2.1模型尺寸及相应参数模型尺寸为80m×80m×60m，即南北方向取宽度为80m，，隧道前进方向取宽度为80m，地层埋深取为60m(图3);盾构衬砌厚度为0.35m，桩尺寸见表1，各土层参数见表2。表2土层参数统计时代成因QmlQ43alQ42mQ41hQ41alQ3eal编号名称底层深度/m底层高程/m层厚/m压缩模量/MPa黏聚力/kPa内摩擦角φ/(°)①1杂填土12.861———③3粉土3.20.662.29.0212.326.8④2粉土8.4－4.545.27.969.522.6④3淤泥质黏土12.2－8.343.83.5715.59.2④2粉土14.4－10.542.27.969.522.6⑤1粉质黏土15.3－11.440.95.493015.4⑥1粉质黏土18.2－14.342.95.872515.1⑥2粉土21－17.142.810.822434.9⑦1粉质黏土24－20.1436.0428.713.6⑦2粉土25－21.1419.661331.22.2本构关系、边界条件及荷载模型采用的材料单元本构关系分2种，盾构管片结构、桩基、承台等构件采用线弹性模型，土体采用摩尔-库仑模型进行模拟。土体单元选用八节点构成的六面体三维实体单元。隧道衬砌选用曲面板单元，承台选用四节点板单元。桩单元选用了嵌入式梁单元，该单元由2个节点构成，属于“棱柱状三维梁单元”。桩土接触单元采用用于连接不同材料或刚度相差较大材料的无厚度Goodmall单元。隧道衬砌与土的接触面为曲面，考虑垂直于曲面的压力，此处设置弹性边界单元(弹簧单元)，为了更为实际地模拟曲面衬砌结构与地基的接触，采用了曲面弹簧的功能。土体模型边界选用地面支承边界，即在左右边界约束x方向的自由度，在前后边界约束y方向的自由度，在底面边界约束z方向的自由度，地面不约束自由度。荷载形式包括自重和桩顶荷载。①自重:根据建立的单元材料容重，计算其体积后?
【作者单位】： 铁道第三勘察设计院集团有限公司城交分院;
【分类号】：U445.551;U456.3

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本文编号：2528289