城际铁路明挖隧道下穿桥梁桩基托换施工及优化分析

发布时间：2020-06-21 08:40

【摘要】：我国的轨道交通的建设正在处于高速发展黄金期,城市轨道交通的建设往往要修建隧道,隧道的修建难免会碰到穿越已有建筑物或构筑物的问题。本文以松山湖隧道明挖区间下穿广深高速公路高架桥工程为背景,为了保证桥梁上部结构及地下结构不受明挖隧道下穿的干扰,对原结构的基础桩基进行托换施工,并从工程实际出发,通过现场监测、理论分析与数值计算,在桥梁桩基托换和基坑开挖对临近桩基的影响方面展开研究,主要进行了以下工作:(1)桩基托换施工中,通过MIDAS-Civil数值模拟和相关公式计算,得出了桥梁上部结构变形规律并验证实际工程的安全性;同时在不同荷载作用方式和不同荷载条件下进行有限元模拟,结果表明N76梁在桩基托换工程中受到施工影响更大;在两种车辆荷载布置情况下,承载力极限组合作用下托换梁与横隔梁受到的弯矩和产生的挠度最大,仅受汽车荷载作用下横隔梁与托换梁弯矩和挠度最小;对托换梁极限状态下的承载能力根据相关规范进行了公式验算,证明了实际施工安全性和可靠性。(2)运用MIDAS GTS NX软件对基坑开挖与临近桩基的相互作用进行了研究,在桩身位移、桩身弯矩和桩侧摩阻力三个角度上,通过改变桩身刚度、连续墙刚度、桩基距基坑距离和桩顶荷载的前提下进行有限元分析。结果表明竖向荷载作用可以有效地提高桩的水平承载能力,同时随着桩基与基坑边缘距离的增大和连续墙刚度的增大,桩顶侧移、桩身弯矩和桩身最大摩阻力逐渐减小,桩基摩阻力的中性点位置逐渐下移;刚性桥桩更容易先于上部结构破坏,反之柔性桥桩将后于上部结构破坏。(3)利用MIDAS GTS NX软件对开挖过程进行应力渗流耦合分析,分析结果表明随着开挖深度的增加,地表沉降和桩身应力不断增大,基坑边缘土体和桩周部分土体会发生塑性变形。通过现场实测数据分析了围护墙侧移和地面沉降变化情况,得出了两道横撑轴力的变化规律并根据计算分析对横撑进行了优化,结果表明第一道横撑减少2根、第二道横撑减少4根时,可以保证明挖施工过程的安全性,同时也可以节约材料和工序,加快施工进度。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.4
【图文】：

工程实际,位置图

章工程背景及施工方案工程背景广深高速为联系广州与深圳的交通干线，全长 122.8 公里，车流量极大并且对广圳两地联系起到极其重要的作用。莞惠城际铁路 GDK10+260 至 GDK10+300 段计要求，该段隧道下穿了广深高速莞北特大桥 N 段，在高架桥的 13 号桥墩 N76间下行穿越，同时在白马河大桥下道路中穿过。如图 2.1 可以看出，该段城际铁与高架桥斜交，交角为 66°38'34"，同时 N77-D1 高架桥梁桩基侵入该段明挖隧道护墙结构，沿隧道截面方向的入侵深度约为 0.29m，在此同时 N77、76 高架桥桩受到明挖隧道施工的影响。N77、76 受影响桥桩基信息如表 2.1 所示，距离隧道基为 N76-A，其与明挖隧道边缘距离约 2.067m，N77-A2 距离隧道边缘净距最远 13.443m。本工程施工总体分为两个阶段，即桥梁桩基托换施工和下穿隧道施工实际位置及临近桥桩统计表如图 2.1 和表 2.1 所示。

示意图,扩散半径,注浆孔,示意图

兰州交通大学工程硕士学位论文道下穿广深高速公路，对于广深高速高架桥下部土体会造成前需对桥桩周围的土体进行加固处理，由此来减少地面及桥方法采用袖阀管注浆方式，浆液材料采用水泥浆，42.5 级普:0.75～1:1，浆液扩散半径 R=0.5m，注浆孔间距 0.8m，采用梅方式和浆液扩散范围如图 2.3 所示。

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