[樁基,方案,簡(jiǎn)談淺]簡(jiǎn)談淺埋暗挖法施工對(duì)鄰近樁基施工方案探究

1、簡(jiǎn)談淺埋暗挖法施工對(duì)鄰近樁基施工方案探究0引言隨著城市地鐵工程在我國(guó)的大量修建和快速發(fā)展，新建地鐵線路將不可避免地穿越大量 的既有橋梁和道路，地鐵施工必然擾動(dòng)周圍地層，從而引起地層的沉降和變形，地下工程施 工引起地表沉降的主要原因有施工過(guò)程中地層原始應(yīng)力狀態(tài)的改變、上體的固結(jié)及上體的蠕 變效應(yīng)、地層損失等，且各種因素對(duì)地表沉降的影響具有明顯的復(fù)合效應(yīng)，并非孤立的，所 以地表沉降是地鐵施工過(guò)程中最大的環(huán)境問(wèn)題，大的地層下沉不僅對(duì)周邊建筑物造成危害， 而且在一定范闈內(nèi)引起橋梁樁基礎(chǔ)發(fā)生變形，使其承受附加應(yīng)力的作用，引起樁基的附加沉 降。如果相鄰樁基間的差異沉降過(guò)大，便會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)部分失效，從而直

2、接危及橋梁的安 全。針對(duì)這一問(wèn)題的探討，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者已進(jìn)行了大量的研究工作：國(guó)外研究學(xué)者分別采 用二維模型試驗(yàn)和離心機(jī)試驗(yàn)，研窕了在隧道推進(jìn)過(guò)程中對(duì)樁基的力學(xué)性能的影響；國(guó)內(nèi)研 究學(xué)者主要結(jié)合工程案例，分別從評(píng)價(jià)級(jí)別、有限元數(shù)值模擬、方案優(yōu)化、概率分析等角度 研究了隧道施工對(duì)既有樁基的影響，但上述的研究工作均針對(duì)單線隧道而言，因此，本文以 西安地鐵3號(hào)線雙線隧道為工程背景，為了保證地鐵施工能夠保證橋梁樁基正常使用的前提 下安全有序地進(jìn)行，迫切需要研究地鐵施工對(duì)其的影響問(wèn)題，尋求一種安全、合理、經(jīng)濟(jì)的 施工方案就成為一項(xiàng)重要的課題。1隧道開(kāi)挖對(duì)橋梁樁基的影響機(jī)理隧道施工擾動(dòng)地層，除地表沉降對(duì)樁

3、基有影響，深層土體變形的影響更大。開(kāi)挖隧道產(chǎn) 生的地層變形會(huì)對(duì)樁基施加豎向和水平的影響。(1)當(dāng)樁端位于隧道水平軸線以上時(shí)，樁周上體發(fā)生向下的位移，會(huì)使樁周產(chǎn)生負(fù)摩擦力， 樁身軸力增加，沉降增大，樁端上的端承作用降低，樁的承載能力下降，此時(shí)樁體以沉降變 形為主，側(cè)向彎曲變形和水平變形為輔，尤其是當(dāng)上體的下沉量大于樁基的下沉量時(shí)，嚴(yán)重 影響樁基的受力狀態(tài)；當(dāng)樁端位于隧道水平軸線以下時(shí)，軸線以上樁周上體向下位移，使樁體 發(fā)生沉降，軸線以下樁周上體發(fā)生隆起，使樁體向上位移，上體的上抬會(huì)對(duì)樁基產(chǎn)生正摩阻 力，從而阻止樁基下沉，促使樁基穩(wěn)定，此時(shí)樁的兩端受壓，樁體以側(cè)向彎曲變形和水平變 形為主，豎向沉降

4、變形為輔。(2)在垂直于樁體縱軸方向，由于樁體具有一定剛度，隧道周圍上層的移動(dòng)會(huì)因?yàn)闃兜恼?攔作用而發(fā)生變化，靠近隧道一側(cè)的樁周上體移動(dòng)較大，可能會(huì)與樁體發(fā)生脫離，樁側(cè)上壓 力大幅度減小，而遠(yuǎn)離隧道一側(cè)的樁周上體移動(dòng)較小，上體與樁體沒(méi)有發(fā)生脫離或者脫離程 度較小，樁側(cè)上壓力變化不大，這樣樁體兩側(cè)存在較大的上壓力差，也會(huì)引起樁體發(fā)生水平 位移和彎曲變形，使附加內(nèi)力增加，最終造成樁基承載力的減小。2數(shù)值模擬2.1樁基與隧道的關(guān)系以西安地鐵3號(hào)線延興門站咸寧路站區(qū)間隧道和地層條件為例，在DK28+089-DK28+219 段地鐵區(qū)間隧道與金花南路(東二環(huán)建工橋)大致呈平行走向，地鐵隧道位于東側(cè)，橋梁

5、基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ),樁直徑1. 5m,樁、承臺(tái)、墩身密度2600kg/m3,彈性模量30000Mpa,泊松比0. 2。2. 2數(shù)值模型和參數(shù)采用FLAC3D軟件對(duì)該段區(qū)域進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)盾構(gòu)施工對(duì)隧道周圍上層影響大小的 不同，對(duì)模型中不同位置地層的網(wǎng)格劃分疏密程度不同劃分單元，模擬淺埋暗挖法的不同工 況，橋梁基礎(chǔ)及周圍上體采用FLAC命令流建立模型，由于地鐵隧道與橋梁走向大致平行，故 模型選取1#、2#橋墩樁基礎(chǔ)進(jìn)行研究。2. 3數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比分析2. 3.1不同工況開(kāi)挖對(duì)地表沉降的數(shù)值分析開(kāi)挖后隧道上方上體沉降大致呈對(duì)稱分布，地表最大沉降值發(fā)生在兩隧道洞室的頂部， 左線洞室上方沉降略大。四種

6、工法中上下臺(tái)階法引起的地表沉降最大（最大沉降量為 36. 69nlm）;環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心上法次之（最大沉降量為30. 31mm） ;CRD工法引起的地表沉降較 ?。ㄗ畲蟪两盗繛?0. 16mm）;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法最?。ㄗ畲蟪两盗繛?5. 30mm）。2. 3. 2不同工況開(kāi)挖對(duì)橋梁樁基影響的數(shù)值分析地鐵隧道開(kāi)挖后，引起樁頂沉降及樁頂X軸向位移與距離隧道的長(zhǎng)度成反比關(guān)系，1、2 號(hào)樁頂沉降及X向位移最大，3、4號(hào)樁次之，5、6號(hào)樁較小，7、8號(hào)樁最小。四種施工方 法中，上下臺(tái)階法產(chǎn)生的影響最大，環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法產(chǎn)生的影響次之，CRD工法產(chǎn)生 影響較小，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法產(chǎn)生的影響最小。3施工方案優(yōu)化從

7、上述分析結(jié)果可知，采用上下臺(tái)階法引起的地表沉降最大，對(duì)橋梁樁基的影響最大;采 用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工引起的地表沉降比臺(tái)階法小，對(duì)樁基的影響也有所降低；采用 CRD法和施工時(shí)，對(duì)地表及橋樁產(chǎn)生的影響較小;采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工時(shí)對(duì)地表及橋樁產(chǎn)生 的影響最小。但CRD法以及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工速度慢，后續(xù)工序較麻煩，造價(jià)高，防水效果 較差，主要用于大斷面隧道施工;相比而言，臺(tái)階法以及預(yù)留核心上法施工簡(jiǎn)便，速度快，后 續(xù)工序也較簡(jiǎn)便，造價(jià)低，用于小斷而施工比較恰當(dāng)。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果可知，核心上法對(duì) 鄰近橋樁影響較CRD以及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法大，但在可控范圍之內(nèi)，因此綜合考慮各種工法的適 用性以及工程成本,本

8、區(qū)間隧道開(kāi)挖可采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心上法進(jìn)行施工，其施工工藝為： 超前小導(dǎo)管預(yù)注漿拱部環(huán)形開(kāi)挖拱部環(huán)形初期支護(hù)核心上開(kāi)挖（必要時(shí)施工臨時(shí)仰拱）開(kāi)挖下 臺(tái)階下臺(tái)階初期支護(hù)拆除臨時(shí)仰拱二次襯砌。4結(jié)論本文以西安地鐵3號(hào)線穿越建工橋?yàn)槔?，采用FLAC3D對(duì)淺埋暗挖法施工引起地表沉降 和橋梁樁基的位移進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明：（1）淺埋暗挖法施工是城區(qū)地下隧道開(kāi)挖常用的施工方法，但在施工時(shí)必須嚴(yán)格遵循超前，嚴(yán)注漿，短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測(cè)十八字方針。(2)針對(duì)西安特有的工程地質(zhì)條件，本區(qū)間隧道開(kāi)挖主要采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心上法，該 法不僅工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、工程成本低，而且亦滿足地表和樁基變形的要求，所以對(duì)于 對(duì)變形要求不高的小斷而路段，為了施工方便及經(jīng)濟(jì)上獲取更大效益，應(yīng)優(yōu)先考慮預(yù)留核心 土法施工。(3)當(dāng)隧道開(kāi)挖斷面大、周邊環(huán)境復(fù)雜且對(duì)其變形要求比較高的路段時(shí)，基于安全及