盾构法施工对地表及桥梁桩基的影响分析

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题,以深圳地铁5号线洪浪～兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程,对施工产生的地表沉降及桥梁桩基的侧向变形进行了预测分析。计算结果表明,地表沉降最大值为7.32 mm,桥梁桩基变形以水平变形为主,最大水平变形为2.58 mm。在X方向,桥梁桩基下半部分朝背离隧道方向位移;上半部分朝相反方向位移,即桩基发生倾斜,且该倾斜随着盾构机的掘进将越来越大,隧道贯通时达到最大值。     

复杂条件城市立交桥桩基托换施工技术

针对复杂条件下城市立交桥桩基托换技术难题,运用隧道施工理论、已有的托换方法和变形监测技术,充分结合隧道与立交桥桥墩相互影响的工程实际,确定了与成都天府立交桥下隧道下穿施工相适应的托换方案与桩基托换体系,提出了基坑开挖、托换桩施工、预顶承台、植筋、托换梁施工、预顶、体系转换、预顸节点施工、断桩及隧道结构施工和回填的托换施工工艺。实践表明,按照提出的托换方案和工艺进行施工后,桥面累计沉降最大值为-2．8mm、沉降速率最大为0．95mm／d,可以满足实际需要,对立交桥的结构和车辆交通安全影响不大。     

桩基施工对近邻地铁隧道的影响分析

结合南大路立交桥匝道桩基施工,采用现场监测和数值模拟手段,分析了桩基施工过程中深层水平位移、地表沉降以及近邻隧道结构变形的变化。结果表明:桩基施工对周边土体产生挤压,地表发生隆起,而后隆起量降低并趋于稳定;桩基邻近匝道路基边坡施工,开挖卸载引起土体应力释放,地表产生较大隆起变形,约占最大变形量的50%;桩基施工将对隧道结构产生一定的影响:距隧道结构越近,其影响越大;桩基成孔及灌注对近邻隧道结构影响最大。     

盾构下穿高速铁路高架桥沉降变形控制技术

以北京某地铁盾构区间下穿京沪高铁工程为背景,采用ANSYS建立三维地层结构模型,分别对盾构施工时不采取防护方案和采取防护方案两种情况进行沉降变形分析。并在下穿前进行4个试验段掘进,通过分析掘进参数和地面沉降,确定盾构下穿施工参数。最后在下穿施工过程中对桥梁墩台沉降和隔离桩水平变形规律进行监测分析。综合得出:1采用隔离桩防护方案,盾构下穿施工引起的变形量1mm,满足设计要求;2通过试验确定上土仓压力、出土量、浆液配合比、注浆量及注浆压力等施工参数能够有效控制地表沉降;3在盾构施工阶段,桥梁墩台最大沉降值为0.8mm,施工结束后变形均趋于稳定;盾构施工时隔离桩朝隧道方向变形,在隧道埋深处变形较大,最大水平位移为3.15mm。     

先后掘进盾构间距对下穿既有立交桥桩基影响分析

文章以合肥地铁2号线盾构穿越五里墩立交桥群桩为研究背景,分析双线隧道盾构掘进间隔距离对地表沉降与群桩桩基的影响。研究表明:盾构掘进引起的地表沉降呈现"W"型,先行掘进施工所引起的地表沉降较大,且最大沉降点逐渐向后偏移;随着间隔距离的增大,处于两隧道之间的桩基竖向位移逐渐减小,水平位移略有增大,先行隧道中心沉降数值比后行隧道所产生的沉降大6%～17%,当隧道间隔距离大于6倍隧道直径时,地表沉降和桩基变形趋于稳定。     

钻孔灌注桩钢套管长度对紧邻地铁隧道变形影响

为减少桩基施工对紧邻运营隧道的影响,可采用一定长度的钢套管护壁的施工技术以保证地铁的正常运行,但目前相关钢套管的设计还未有统一标准。使用数值模拟方法,分析采用不同长度钢套管时,钻孔灌注桩对隧道及周边土体产生的影响。模拟结果表明,钢套管能很好地减小施工过程中对隧道的影响;当套管长度超过隧道底部4 m时,效果明显,且继续增加钢套管长度时效果减弱;4种方案沉降最大值分别为3.0 mm、2.9 mm、2.7 mm、2.6 mm,且地表沉降值随着逐渐远离桩而逐渐减小。同等条件下,桩径越大引起的隧道衬砌变形越大;隧道衬砌的水平位移、垂直位移和轴力随着桩隧距增大而减小。     

富水粉砂地层下盾构隧道侧穿桩群的安全控制研究

为研究隧道开挖对临近桩基结构造成的不利影响,以南通地铁1号线隧道为研究对象,选取通扬运河处典型复杂断面,采用小应变硬化土本构模型和Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,结合实测数据,模拟富水粉砂的运河地层中隧道开挖对桥梁桩基结构之间的影响规律.结果表明:小应变硬化土本构模型的变形分析结果与实际监测数据更接近.基于小应变硬化土模型分析结果,后行隧道施工会使先行隧道具有偏向开挖隧道移动的整体牵引趋势,且先行隧道竖向整体位移较横向整体位移变化更显著.在渗流作用下,先行隧道施工产生的地表沉降范围及沉降量比后行上部隧道更大,验证了富水地层中渗流作用对土体变形影响程度远大于开挖应力.桩基沿着隧道开挖方向的位移最大,位于中间顶部两边区域,最大变形垂直于隧道方向约35 mm,桩基沉降位移最小.     

软土地区地铁盾构区间隧道近接桩基数值分析

拟建的上海市轨道交通11号线区间盾构隧道近距离下穿交大海洋重点工程实验室群桩基础。通过采用莫尔-库仑弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型。依据数值模拟结果,先施工左侧隧道与先施工右侧隧道对于桩基础的沉降影响不大;在右侧隧道施工后,隧道埋深处桩体的竖直应力变化最大,最大值为367 kPa,桩体水平应力在与隧道同一深度处变化较大,最大值为9.6 kPa;单桩的最大差异沉降为6.8 mm,按照桩基设计规范,不需要采取加固措施减便可确保建筑物基础的安全可靠;地表的最大沉降值为18.6 mm;由于双线隧道的运营导致的地面附加沉降为1.5 mm。     

盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析

依托某地铁盾构隧道下穿既有桥梁桩基工程,考虑实际的工程地质水文地质条件、上部桥梁结构传递到承台顶的荷载、盾构设计及施工参数等因素的影响,建立FLAC3D数值计算模型,模拟盾构隧道顺桥向穿越桥梁桩基的全过程,对两种不同的桩基加固方案条件下地表沉降和桩身变形规律进行了分析。研究结果表明:隧道开挖引起桩的挠曲,桩身的水平位移随桩洞距离增大而减小;后开挖侧的桩身位移比先开挖侧大;桩和承台约束了地表的沉降。     

盾构隧道下穿既有桥梁桩基托换的数值分析

文章以南京某地铁区间盾构隧道穿越市政公路桥梁桩基工程为依托,采用有限元软件ABAQUS分析和预测盾构穿越对完成桩基托换后桥梁结构及周边环境的影响规律和范围。整个三维数值模型包括桥梁结构、地基、盾构隧道3个部分,数值计算结果表明：隧道周围土体位移的分布符合一般规律,量值较小,隧道上方土体下沉量和地表沉降最大值均在安全允许范围内;隧道开挖后,桥面板最大压应力有所增大,而最大拉应力略有下降,桥梁面板的附加挠曲变形不大,面板应力在安全范围内;隧道正上方桩的桩身轴力降低,边桩桩身轴力增加约18%,不会造成桩基破坏。研究可为相似工程的设计、施工等提供借鉴与参考。     

盾构掘进施工对周边单桩变形影响研究

针对苏州轻轨1号线盾构隧道区间施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构隧道施工对周边单桩变形的影响,结果表明:盾构隧道施工过程中,桩身横向位移在隧道中心位置处最大;盾构切削面距离桩体9 m、6 m时,桩身的横向位移较小;随着盾构机进一步掘进,桩身横向位移全部偏向隧道,桩身位移曲线严重弯曲;当盾构切削面越过桩基3 m后,桩身横向位移变化较小,竖向变形沿桩身变化较小;随着盾构机掘进,其值逐渐增大。当桩长增加时,桩底的横向位移、竖向位移均随之减小,桩长对桩身沉降的影响比较明显。盾构正下方穿越单桩时,桩身竖向位移大于沿隧道轴向位移,桩底与盾构顶部的施工安全距离约为3 m。     

CRD法和CD法施工对浅埋暗挖大断面矩形隧道围岩变形的影响

以深圳地铁8号线盐田港西站B出入口暗挖段隧道工程为依托,应用FLAC3D软件对CRD和CD两种施工方法进行模拟分析,重点研究了2种工法隧道围岩和地表的变形规律,结果表明:CRD法和CD法施工过程中地表最大沉降量分别为5.36 mm和5.59 mm,雨水箱涵最大位移分别为7.62 mm和7.88 mm,初衬结构最大位移分别为12.66 mm和14.88 mm,隧道垂直位移最大值为11.06 mm和11.67 mm,水平位移最大值均小于1 mm。CRD法和CD法均可控制浅埋暗挖大断面矩形隧道地表沉降。     

基于HSS模型隧道近接群桩基础施工影响分析

依托盾构隧道近接侧穿群桩工程建立三维数值分析模型,土体采用小应变硬化(HSS)模型,参数取值借鉴已有研究成果并根据监测位移数据反演,同时考虑土体开挖、衬砌拼装以及盾尾同步注浆等一系列施工工艺措施,并将模拟结果与监测数据进行对比验证,研究了不同工况下地表沉降的形态分布、群桩桩基变形及基桩结构受力,同时考虑地表位移对等代层厚度的敏感性。结果表明:HSS模型能有效预测隧道近接侧穿高架桥桩引起的变形,模拟结果与监测值较吻合; 隧道开挖引起土相对桩产生了滑移,地表沉降及桩身竖向位移在中心线前后各1D(D为管片外径)范围内随推进步数的增加而不断增大,且增加幅度明显减小; 两线推进地表沉降具有叠加效应,最大沉降量增幅达76.8%; 隧道与基桩水平距离越近,引起基桩沉降变化越大,两线推进基桩桩顶沉降增幅达134%; 群桩中各排桩的水平位移变化趋势基本相同,且同排桩的水平位移值相差不大,由于群桩遮挡效应,水平位移值由大到小依次为前排桩、中排桩、后排桩; 桩身水平位移主要在盾构中轴线2.5D范围内,桩身最大水平位移均出现在隧道中轴线附近; 群桩中同排桩桩身附加弯矩及附加轴力沿桩身分布规律相同,桩身最终附加受力与其距离隧道远近有关; 随着注浆充率β的增大,等代层厚度及地表沉降呈线性减小; 穿越段采取的施工工艺方案是有效的,经估算附加弯矩及轴力对桩基承载力的影响在容许范围内。     

地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析

地铁工程施工往往会使邻近桥桩发生沉降,如果绝对沉降或差异沉降过大,就会影响桥梁的正常使用与安全。借助有限元ANSYS程序,分析地铁施工过程中主要不确定因素对邻近桥桩沉降的影响。结果表明：（1）对于模型中所考虑的施工顺序,桩基之间的差异沉降值在一定范围内按对数正态分布变化。根据盖梁结构所能承受的最大差异沉降,计算得到的可靠度在可接受的范围内;（2）桩基之间的最大差异沉降值与桩底持力层以及桩身所在地层的弹性模量密切相关,且在短桩情形下桩底持力层的弹性模量比桩身土层的弹性模量对沉降的影响更大;（3）桩基之间的最大差异沉降、桩顶沉降、隧道拱顶上方地表的沉降与边墙上部及隧道底板下部地层的泊松比以及初衬的弹性模量和泊松比的相关性均不显著;而该范围地层的弹性模量却对各沉降值影响很大。在施工中,应通过桩底注浆提高持力层的弹性模量,从而减小端承桩的沉降;为减小隧道开挖引起的边墙收敛,施工中应保证风道拱部和边墙处的注浆效果。     

地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析

地铁工程施工往往会使邻近桥桩发生沉降,如果绝对沉降或差异沉降过大,就会影响桥梁的正常使用与安全.借助有限元ANSYS程序,分析地铁施工过程中主要不确定因素对邻近桥桩沉降的影响.结果表明:(1)对于模型中所考虑的施工顺序,桩基之间的差异沉降值在一定范围内按对数正态分布变化.根据盖梁结构所能承受的最大差异沉降,计算得到的可靠度在可接受的范围内;(2)桩基之间的最大差异沉降值与桩底持力层以及桩身所在地层的弹性模量密切相关,且在短桩情形下桩底持力层的弹性模量比桩身土层的弹性模量对沉降的影响更大;(3)桩基之间的最大差异沉降、桩顶沉降、隧道拱顶上方地表的沉降与边墙上部及隧道底板下部地层的泊松比以及初衬的弹性模量和泊松比的相关性均不显著;而该范围地层的弹性模量却对各沉降值影响很大.在施工中,应通过桩底注浆提高持力层的弹性模量,从而减小端承桩的沉降;为减小隧道开挖引起的边墙收敛,施工中应保证风道拱部和边墙处的注浆效果.     

基坑上跨既有地铁隧道施工扰动效应研究

为了探究基坑上跨既有地铁隧道施工过程中基坑结构、地表和既有隧道的变形规律,以某过江通道上跨既有地铁隧道为工程背景,运用FLAC 3D软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行动态模拟.结果表明:基坑上跨既有地铁隧道施工完成后,隧道整体产生隆起变形,尤其是在隧道拱顶部位,最大隆起量达到19.72 mm;地表沉降值处于沉降安全范围以内,但在距基坑3～4m位置处,最大沉降值达到16.47 mm.研究成果可为工程实践提供理论支撑和技术指导.     

浅埋隧道下穿建筑物施工对地基沉降影响的研究

福平铁路岱岭段下穿福州外语外贸学院宿舍楼,为探究隧道施工对楼栋地基沉降的影响,通过三维建模模拟采用三台阶临时仰拱法开挖隧道,并监测三个典型断面的围岩应力应变、塑性区及楼栋桩基单元的沉降与水平位移,结果表明:随开挖距离的推进,隧道拱顶位移与地表沉降量逐渐增大,开挖断面处于建筑最下方时增长速率最快,拱顶最大位移为18mm,地基最大沉降量为10.8mm,受上方建筑荷载影响的沉降曲线更"陡峭"。     

新建建筑物对临近隧道结构的影响分析

文章根据重庆某机动车4S店项目的建设对临近隧道结构的影响,利用Midas/GTS建立三维数值分析模型,拟建项目的施工工况(桩基施做、上部结构施做)对临近隧道结构的影响进行了分析。计算结果表明拟建项目的施工对临近隧道结构的影响很小,引起的最大水平与竖向位移分别为0.182 mm和0.157 mm,均小于《城市轨道交通结构安全保护技术规范》(CJJ/T202-2013)中的水平及竖向位移控制值10 mm。     

立交桥桥台桩基托换基坑支护设计与监测

以郑州市中州大道黄河路立交桥匝道F26号桥台桩基托换工程基坑支护为例,提出了一种明挖和暗挖相结合的施工方案,及采用土钉墙喷锚、钻孔灌注桩和内支撑相结合的复合支护结构。采用远程自动化监测和人工监测相结合的数据监测方式,对支护结构进行实时数据监测。支护效果表明:支护结构和施工方案合理,边坡和周边地表变形得到有效控制,包含暗挖通道在内的基坑周边地表最大沉降为12 mm,最大水平位移为13 mm,均小于规范中规定的控制值;在整个施工过程中,基坑周边及上部道路交通未受到较大影响;数据监测系统为安全施工提供了参考,使得整个工程顺利完成。     

地铁隧道下穿桥梁桩基托换力学行为与参数研究

以深圳地铁7号线黄木岗站区间隧道穿越华强立交桥桩基为工程背景,分析了隧道穿越桥梁下方桩基时的主动托换和被动托换的荷载转换、桩基沉降规律及主动托换时不同设计参数对桩基沉降的影响规律。结果表明:托换梁的挠曲变形是桩基沉降的主要因素,主动托换时千斤顶的顶升作用可有效抵消托换梁的挠曲变形,其托换效果优于被动托换;主动托换时,顶升位移为1.68mm时为最佳截桩位置,此时截桩能有效减小托换工艺对桥梁上部结构影响;在一定范围内,托换结构的桩长越长、桩径越大、梁高越高,被托换桩顶处竖向位移差越小,梁宽对位移差的影响程度不明显。