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车站暗挖隧道施工对既有桩基的影响(一)            【字体:
车站暗挖隧道施工对既有桩基的影响(一)
作者:佚名    文章来源:中国城市轨道网    点击数:    更新时间:2008-6-14



文章摘要:......


3 000kN;人行桥桩基底部位于可塑残积土层中,顶部荷载为 500 kN。计算模型采用流体–力学耦合模型,力学模型采用 Mohr-Coulomb 屈服准则,流体模型采用 Fluid-Isotropic 准则,并指定土体不能承受负的孔隙压力,总单元数为 24 715 个,总节点数为50 922个。 3 高架桥桩基计算结果分析 3.1 内力随施工变化规律       高架桥桩基内力及安全系数变化规律如图 3 所示。       通过对图 3 的分析可以得出如下结论:       (1) 最大桩身轴力并不在桩顶,说明桩侧摩阻力在隧道施工过程中呈负摩阻力状态,对桩基的承载能力非常不利,这主要是由于地下水位较高,地质条件较差,隧道施工过程中,不可避免地导致地下水位降低,桩周土体固结下沉而引起的[13]。       (2) 高架桥桩基轴力随施工推进总体上呈递增趋势,在整个施工过程中,桩基中部以上控制截面轴力变化较小,最终轴力与初始轴力相比,最大递增量仅为 200 kN,同比递增了 6%;中部以下控制截面轴力变化较大,发生在桩基底端以上 10 m 处,最终轴力与初始轴力相比,最大递增量可达 900kN,同比递增了 30%,是高架桥桩基的控制截面。前 4 步施工,桩基 1 轴力变化幅度较小,递增量仅为 130 kN;第 5 步施工时,桩基 1 轴力有较大突变,突变量可达 250 kN,此时桩基 1 的最大轴力为-38 00 kN,发生在桩基 1 底端以上 10 m 处,是桩基 1 轴力变化较大的关键工序;后继施工中,轴力虽仍在递增,但递增幅度相对较小,平均每步递增幅度仅为 15 kN;桩基 1 的最大轴力为-3 978 kN,发生在桩基 1 底端以上 10 m 处,同比递增了 20%。前 6 步施工中,桩基 2 轴力变化较大,递增量可达590 kN,平均每步变化接近 100 kN,这是桩基 2 轴力变化较大的关键工序;后继施工中,中洞临时支护拆除,这也是桩基 2 轴力变化较大的关键工序,轴力突变了 130 kN;桩基 2 的最大轴力为-3 906kN,同比递增了 30%,也发生在桩基 2 底端以上10 m 处。       (3) 高架桥桩基弯矩随施工总体上呈递增趋势。桩基 1 的弯矩变化较大的区段为桩基底端以上12 m桩身,且最大弯矩发生在桩基底端以上10 m处。前 14 步施工,桩基 1 的弯矩基本上在-350 kN·m左右,变化不大;第 14 步施工时,桩基 1 的弯矩为-309.1 kN·m;第 15 步(左洞临时支护拆除)施工时,桩基 1 的弯矩变化较大,由-309.1 kN·m 变化到-588 kN·m,同比递增了 90%;桩基 1 的最大弯矩为-588 kN·m,与初始弯矩相比,递增了 1.8 倍多,而且绝大部分弯矩递增量是由左洞临时支护拆除贡献的。因此,可以判定左洞临时支护拆除是桩基 1弯矩变化较大的关键工序。桩基 2 的弯矩变化较大的区段与桩基 1 相同,但变化幅度比桩基 1 的要大。前 12 步施工,弯矩变化较小,基本上在 240 kN·m左右徘徊;第 13 步(中洞临时支护拆除)施工时,弯矩突变较大,与前一步相比,递增了 1.7 倍多,这是桩基 2 弯矩变化较大的关键工序;后继施工,弯矩已趋于稳定;桩基 2 的最大弯矩为 526 kN·m,与初始弯矩相比,递增了 2 倍多,且绝大多数弯矩递增量是由中洞临时支护拆除贡献的。       (4) 高架桥桩基安全系数随施工推进总体上呈递减趋势,变化规律与弯矩变化规律一致;中洞、左洞临时支护拆除时,高架桥桩基安全系数降低幅度较大,这是高架桥桩基安全度降低的关键工序;最终施工完毕时,最小安全系数仅为 4.7,发生在高架桥桩基底端以上 10 m 处;在隧道施工过程中,桩基安全系数降低了 40%,那么相应的桩基的承载能力也就降低 40%。因此,必须采取加固措施,才能保证桩基及上部结构的安全。 3.2 高架桥桩基位移分析       高架桥桩基位移变化规律如图 4 所示。       由图 4 的分析可以得出:       (1) 高架桥桩基侧向位移的变化规律是一致的,且数值相差不大。中洞施工期间,高架桥桩基受隧道施工的影响,向中洞一侧变形,最大变形量可达 3.76 mm,发生在桩基顶端,且由顶端向底端逐渐递减,相当于桩基整体发生倾斜;左洞施工期间,桩基侧向位移由向中洞变形,逐渐过渡到向左洞一侧变形,最大位移为-1.27 mm,仍发生在桩基顶端,桩基发生了整体倾斜,这说明先施工中洞后施工左洞的施工工法是合理的,这种施工工法可以避免桩基持续向一侧倾斜,保证了上部结构的整体稳定性;后续施工,桩基侧向最大位移变化不大,但其位置发生了变化,桩基 1 的最大侧向位移由顶端逐渐过渡到桩基中部,而桩基 2 的最大侧向位移由顶端逐渐过渡到桩基底端以上 10 m 处,这与前面分析的桩基弯矩是相辅相成的,主要是因为中洞、左洞施工完毕后,桩周土体已发生了充分固结,后续施工中,桩体不可能发生整

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