李慧明

摘? ? 要：城市橋梁深大直徑樁基施工必然會(huì)對(duì)鄰近地鐵造成影響。以鄰近地鐵隧道區(qū)間擬建橋梁為背景，模擬不同水平凈距條件下的樁基施工過(guò)程，分析樁基施工過(guò)程中對(duì)鄰近隧道的影響規(guī)律，提出利于地鐵保護(hù)的樁基施工方法。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;安全保護(hù);數(shù)值模擬;樁基施工

1? 引言

隨著地鐵的大規(guī)模建設(shè)和開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，地鐵沿線的土地資源利用價(jià)值不斷提升，城市交通體系也由傳統(tǒng)的地面交通模式向地下、地面、地上立體式交通模式轉(zhuǎn)變[1]，因此軌道交通保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的橋梁樁基施工越來(lái)越頻繁，并朝著更近、更深方向發(fā)展。根據(jù)地基應(yīng)力擴(kuò)散理論，假定樁土間不出現(xiàn)滑移，樁側(cè)剪應(yīng)力按照一定的角度由樁表面擴(kuò)散到周圍土體中，當(dāng)樁基與地鐵隧道水平間距過(guò)近時(shí)，樁基上部部分摩阻力必然通過(guò)地層傳遞給地鐵隧道，增加結(jié)構(gòu)的附加應(yīng)力。文獻(xiàn)[2]給出了區(qū)間隧道周邊樁基施工安全管理等級(jí)，提出5m的限制施工范圍;文獻(xiàn)[3]給出了樁基施工距區(qū)間隧道最小凈距3m的限值和設(shè)計(jì)、施工要求;文獻(xiàn)[4]分析研究了高層建筑樁基施工及樁基沉降對(duì)鄰近隧道可能產(chǎn)生的附加沉降進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)樁基礎(chǔ)在隧道軸線方向引起的最大相對(duì)變形曲率發(fā)生在基礎(chǔ)邊緣附近，樁基沉降只是引起隧道變形的一部分。因此分析樁基施工對(duì)鄰近地鐵區(qū)間的影響，掌握相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有重要意義。

2? 工程概況

該項(xiàng)目地鐵盾構(gòu)隧道直徑6m，上、下行線凈距9m，管片厚度300mm，位于2-2黏土層中，隧道頂覆土約9.8m。橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨度分別為30m、40m、30m，樁基直徑均為1.8m，樁長(zhǎng)約50m，承臺(tái)約8.5×7.5×4.5m，承臺(tái)Z1-Z4與區(qū)間隧道水平凈距分別為9.67m、8.1m、5.9m、4.36m，豎向凈距分別為5.47m、5.1m、5m、5.56m。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要賦存于人工填土中，以上層滯水為主，水量微弱。黏性土層分布廣泛，埋深淺，透水性和富水性均較弱，具有弱膨脹性。巖土及結(jié)構(gòu)參數(shù)取值詳見(jiàn)表1。

3? 有限元模型

承臺(tái)基坑采用鋼板樁+內(nèi)支撐支護(hù);樁基施工采用泥漿護(hù)壁;橋面系統(tǒng)施工時(shí)采用腳手架支撐，將荷載直接加在地面上;橋梁使用階段將上部荷載直接加載到承臺(tái)上。本次模型中盾構(gòu)管片采用板單元，使用線彈性模型;地層采用實(shí)體單元，使用修正摩爾庫(kù)倫模型;橋樁采用實(shí)體單元模擬，在樁周建立二維接觸單元模擬樁周摩阻力;鋼板樁采用板單元。模型采用位移邊界作為邊界條件，除上表面為自由邊界外，其余各外表面均約束法線方向的位移。模型尺寸為180m×120m×80m（縱向×橫向×豎向），如圖1。

4? 數(shù)值模擬結(jié)果

為分析樁基施工及不同水平凈距對(duì)臨近隧道的影響規(guī)律，按距離由近到遠(yuǎn)模擬橋墩Z(yǔ)4、Z3、Z2、Z1施工及使用四個(gè)工況，每個(gè)工況施工步序如下：a.樁開(kāi)挖;b.樁成樁;c.承臺(tái)開(kāi)挖;d.承臺(tái)施工;e.承臺(tái)回填;f.橋墩上部結(jié)構(gòu)施工及使用。盾構(gòu)施工完成后，先進(jìn)行初始地應(yīng)力計(jì)算，將位移和剪力清零。根據(jù)不同工況中的施工步序進(jìn)行分析，取各工況結(jié)束時(shí)位移值，其中樁基施工產(chǎn)生的土體擾動(dòng)使隧道朝樁基側(cè)發(fā)生水平位移值較小，最大僅0.38mm，豎向位移計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

5? 結(jié)論與建議

鄰近隧道橋梁樁基施工，荷載通過(guò)摩阻力傳遞到周圍土層中，在樁周產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起地層沉降，從而導(dǎo)致鄰近隧道產(chǎn)生豎向沉降，同時(shí)引起隧道襯砌變形和內(nèi)力變化，對(duì)隧道產(chǎn)生不利影響。通過(guò)對(duì)比分析：（1）承臺(tái)施工前隧道均未發(fā)生隆起，可見(jiàn)采用泥漿護(hù)壁能有效減少成孔過(guò)程中對(duì)鄰近隧道的影響。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差，泥漿護(hù)壁不能滿足要求時(shí)，建議采用鋼套筒跟進(jìn)成孔施工工藝。（2）承臺(tái)土方開(kāi)挖施工階段，隧道緩慢上浮，隧道隆起量約1.5mm，橋梁上部結(jié)構(gòu)施工完成后最終沉降約2mm，整個(gè)施工過(guò)程豎向位移均能滿足運(yùn)營(yíng)隧道5mm控制值的要求。（3）超過(guò)一定直徑和深度的樁基施工對(duì)鄰近地鐵影響較大，還應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道采取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)措施，確保軌道交通運(yùn)營(yíng)及結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻(xiàn)：

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