新建道路對臨近高架橋相鄰影響的控制措施討論

連小良

摘 要：建（構(gòu)）筑物的相鄰影響是新建工程設(shè)計(jì)工作中必須解決的重要問題之一。本文以某新建市政道路與相鄰地鐵高架橋的工程實(shí)例為研究背景，采用Midas-GTS軟件模擬新建道路的施工過程，分析各工況下臨近高架橋的變形及施工道路的沉降規(guī)律。基于數(shù)值模擬結(jié)果分析討論建（構(gòu)）筑物的相鄰影響的設(shè)計(jì)施工控制措施。

關(guān)鍵詞：相鄰影響;市政道路;高架橋變形;變形控制措施;擠土效應(yīng)

中圖分類號：TU4? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0158-03

1引言

近年來，隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的高速發(fā)展，建筑的相鄰影響問題越來越嚴(yán)重。受城市土地的限制，眾多重要建筑之間、市政道路與地鐵高架之間距離越來越近。新建工程的施工開挖勢必會(huì)對周邊臨近建筑產(chǎn)生不利的影響，如何分析及預(yù)防開挖對周邊臨近建筑的影響成為國內(nèi)外專家關(guān)注的重點(diǎn)。目前，數(shù)值模擬方法是研究建筑物相鄰影響問題的應(yīng)用較多且較為有效的手段。眾多專家學(xué)者對此展開研究[1-9]。本文以某城市新建的某市政道路與臨近已運(yùn)行多年的高架橋的相鄰影響問題為研究對象，采用Midas-GTS軟件模擬方法，設(shè)計(jì)采用兩種不同的地基處理方法，以控制高架橋的變形為目的，分析市政道路的施工對相鄰高架橋的影響情況。本文的研究結(jié)果可為今后類似工程問題提供有利參考作用。

2 工程概況

某城市新建市政道路設(shè)計(jì)為城市次干道，新建道路旁有一已建成運(yùn)營多年的地鐵高架橋，道路與高架橋走向近似平行，水平距離約為2.5～20m，其中高架橋的12號～14號橋墩與新建道路距離最近，約為2.5m，二者最近部位位置示意如圖1所示。在新建道路施工過程中有可能對橋身產(chǎn)生影響，根據(jù)規(guī)范《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[10]建議，高架橋設(shè)計(jì)單位提出新建道路施工對高架橋的影響要求：橋面豎向、橫向位移均不能超過10mm。

根據(jù)地勘報(bào)告顯示，新建道路位置地下水位較高，存在泥炭土、雜填土等不良地基土。因此，基于對臨近地鐵高架橋的保護(hù)及新建道路的技術(shù)要求，擬定設(shè)計(jì)方案，道路地基采用樹根樁進(jìn)行地基處理，為控制注漿對高架橋的擠土影響，樹根樁采用鋼管注漿工藝;距高架橋較近部分道路采用灌注樁+跨線鋼混結(jié)合梁，如圖1所示。灌注樁采用旋挖成孔施工工藝。

3有限元數(shù)值模擬分析

3.1建模信息

采用Midas-GTS軟件建立新建道路及臨近高架橋部分三維模型，模型如圖1所示。選擇最不利土層作為有限元地層土，將部分較薄土層合并建模，土層參數(shù)如表1所示。

根據(jù)施工過程設(shè)計(jì)模型加載工況為：工況1鋼混結(jié)合梁下的灌注樁成孔施工、工況2鋼混結(jié)合梁下的灌注樁成樁施工、工況3路面施工、工況4鋼混組合梁施工。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

3.2.1 地基土變形分析

對表1中的路面變形數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，選取路面特征點(diǎn)如圖2、圖3所示。

整理數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，左右兩側(cè)路面x、y方向的位移較小，均不超過1mm，故僅將工況2～工況4的z方向的位移標(biāo)出，如圖4～圖6所示。

由圖可知，各點(diǎn)的豎向位移隨著施工的開展而增大。工況2之前地基土的豎向位移均不超過1mm。當(dāng)工況3、4施工后，地基土豎向沉降開始增大，但最大位移未超過10mm。地基土的變形趨勢：平行于路線前進(jìn)方向一側(cè)的變形趨勢是兩邊沉降小，中部沉降大;垂直于路線前進(jìn)方向一側(cè)的變形是靠近已有高架一側(cè)的沉降大，遠(yuǎn)離高架一側(cè)的沉降小。

3.2.2 橋墩變形分析

由于y方向位移較小，幾乎可以忽略不計(jì)，僅將x、z方向的位移標(biāo)出，如圖7、圖8所示。

由圖7可知，在新建道路施工的作用下，臨近的高架橋各橋墩均發(fā)生了傾向施工道路一側(cè)（x軸正方向）的水平位移，水平位移隨著施工的開展而持續(xù)增大，且方向始終一致。前2個(gè)工況時(shí)位移均較小，幾乎可以忽略不計(jì);從工況3開始各橋墩x方向位移開始變大，其中12#、14#橋墩的位移變化趨勢較為近似，且都比13#橋墩的位移大。但各橋墩的最大x方向位移均不超過6mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

由圖8可知，在各工況施工過程中，高架橋的各橋墩的豎向沉降隨著施工的開展而持續(xù)增大。各橋墩的沉降均較小， Z方向最大位移僅為2.3mm，該沉降量可以近似忽略不計(jì)。綜合各圖可知，各橋墩均發(fā)生了整體傾斜變形，但各位移量均較小，整體滿足設(shè)計(jì)要求。

4 相鄰建筑影響的控制措施討論

通過本文的研究，結(jié)合已有文獻(xiàn)成果，對建（構(gòu)）筑物的相鄰影響問題進(jìn)行簡要的分析，對其地基基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)施工的控制措施進(jìn)行簡要的討論：

（1）首先應(yīng)根據(jù)施工過程及相鄰建筑的位置關(guān)系，判斷已有的建（構(gòu)）筑物可能發(fā)生變形的趨勢。當(dāng)新建建筑施工對地基土產(chǎn)生卸荷效應(yīng)時(shí)，已有建筑通常會(huì)發(fā)生傾向新建建筑一側(cè)的變形;反之，當(dāng)施工對地基土產(chǎn)生加荷效應(yīng)時(shí)，已有建筑會(huì)發(fā)生背離新建建筑一側(cè)的變形;當(dāng)施工工況較多，對地基土的影響較復(fù)雜時(shí)，要根據(jù)施工工況全面分析已有建筑的變形趨勢。

（2）結(jié)合相鄰環(huán)境，綜合考慮設(shè)計(jì)施工方案，合理安排施工順序。當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)部分采用樁基礎(chǔ)或樁復(fù)合地基時(shí)，特別要注意避免出現(xiàn)樁的擠土效應(yīng)，施工工藝盡量采用非擠土樁;施工順序可考慮間隔跳打與變向成樁的方案;控制成樁速率。

（3）當(dāng)相鄰建筑距離較近時(shí)，可以考慮設(shè)計(jì)通過跨線結(jié)構(gòu)將荷載轉(zhuǎn)移。如本文中12#～14#號橋墩部分道路采用灌注樁+跨線鋼混結(jié)合梁設(shè)計(jì)方案，通過灌注樁基礎(chǔ)，將13#號橋墩附近的路面荷載傳遞到持力層上，從而降低13#號橋墩的整體變形。

5 結(jié)論

本文以某新建市政道路與臨近高架橋的相鄰影響問題為研究背景，通過有限元數(shù)值模擬方法，對新建道路施工造成相鄰高架變形的控制問題進(jìn)行研究。本文主要得出以下結(jié)論：

（1）基于對臨近地鐵高架橋的保護(hù)及新建道路的技術(shù)要求，擬定道路設(shè)計(jì)施工方案：道路地基采用樹根樁進(jìn)行地基加固處理，樹根樁采用鋼管注漿工藝;距高架橋較近部分道路采用灌注樁+跨線鋼混結(jié)合梁，灌注樁采用旋挖成孔施工工藝。

（2）當(dāng)相鄰建筑距離過近時(shí)，可以考慮設(shè)計(jì)跨線結(jié)構(gòu)+樁基礎(chǔ)的型式將荷載轉(zhuǎn)移，通過深長的樁基礎(chǔ)，穿越軟弱土層，將荷載傳遞到較深的中風(fēng)化巖持力層上，避免相鄰重要建筑發(fā)生變形過大的問題。

（3）根據(jù)本文的研究結(jié)果，對存在建（構(gòu)）筑物的相鄰影響時(shí)，新建建筑物的地基基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)施工提出簡單建議。

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