高铁盾构隧道施工对邻近桩基影响数值分析

以天津-潍坊高铁双线海河隧道下穿既有市政桥梁工程为依托,为探究盾构施工过程对地表沉降及市政桥梁桩基变形的影响规律,采用有限元分析软件Midas/GTS NX对盾构开挖全过程进行模拟.模拟结果表明,高铁隧道开挖至市政桥梁附近时地表沉降速率变大;地表沉降量最大的位置并不是桥梁桩基附近;在地质条件不好的情况下,隧道穿越桩端位...     

盾构隧道侧穿高铁桥梁桩基的影响分析与措施

结合国内某城市盾构隧道下穿的实际工程,采用三维有限元数值模拟方法,研究盾构穿越施工对高铁桥梁桩基的影响和控制措施。结果表明：在中风化泥质粉砂岩中,隧道施工完成后,桥梁桩基水平位移背离隧道方向;盾构隧道施工引起桩的最大水平位移为0.24 mm,承台中心最大沉降为0.52 mm,产生的最大附加轴力为230 kN,变形值及桩底承载力满足规范要求,不必对桥梁桩基进行主动加固。结合下穿之前的实际掘进试验,提出了盾构近距离下穿高铁桥梁的施工控制措施。计算结果与现场监测数据基本一致,从而说明模型的合理性。     

复杂条件下暗挖隧道近距离穿越施工对既有桥梁的影响研究

为研究地铁隧道近距离穿越桥梁施工过程中的变形特点,基于深圳地铁5号线南延段某区间隧道下穿兴海大道立交桥工程,采用FEM方法对1#桥墩性状影响进行数值模拟分析。结果表明： 1）同侧桥梁上部结构沉降规律相同,最大值对应右线隧道正上方; 2）到隧道开挖面距离越小,桥梁结构受影响程度越大; 3）当开挖面到桥桩距离L=7D（跨径）时,桥桩开始受到施工影响; 4）当L=3D时,桥桩沉降速率显著增大; 5）隧道上方桥桩竖向沉降变形最大,且沉降随埋深增大而增大; 6）桥桩上部水平位移方向指向隧道,桥桩下部水平位移方向相反,且横向位移极值随桥桩到隧道距离增大而减小。采用层次分析法提出隧道施工过程中桥梁变形控制标准,并对减小沉降变形措施提出建议。隧道顺利穿越城市立交桥,验证了分析结果的合理性。     

双线盾构隧道施工对近接桥梁桩基的影响研究

以山西太原地铁2号线双线盾构隧道近距离穿越高架桥桩基为研究对象，建立三维有限元模型，考虑土仓压力、盾壳与土层的摩擦力、注浆压力的影响，模拟盾构隧道开挖掘进过程，分析桩基变形规律。结果表明:双线盾构隧道开挖完后，近接桩基承台发生的竖向位移为-3.21 mm；桩基竖向位移和垂直隧道开挖方向的水平位移，主要发生在隧道开挖距桩前10 m和桩后10 m之间，沿隧道开挖方向的水平位移，主要发生在隧道开挖至距桩前20 m和桩后20 m之间；垂直隧道开挖方向的水平位移和沿隧道开挖方向的水平位移最大值均出现在隧道掘进通过桩基过程中，分别达9.47 mm和-11.92 mm，均出现在隧道中心高度处；在隧道掘进过程中需采取桩基保护措施。     

地铁盾构隧道邻域埋入式隔离桩力学性能研究

为研究地铁盾构隧道邻域埋入式隔离桩力学性能,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域基坑工程为例,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究埋入式隔离桩的支护体系地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并分析埋入式隔离桩、常规隔离桩和无隔离桩支护体系对既有隧道变形和围土压力的影响。研究结果表明： 侧方基坑开挖卸荷-加载过程中,水平位移远大于竖向位移,隧道整体在水平和竖向存在不均匀位移,判断盾构隧道有朝向基坑方向扭转的趋势;加入隔离桩的支护体系相比无埋入式隔离桩的支护体系能使盾构隧道水平位移有效减小,竖向位移发生轻微上浮,盾构隧道朝基坑方向的扭转趋势能得到有效控制;埋入式隔离桩和常规隔离桩的隔离效果基本相同,针对地铁隧道这样的地下结构,全长常规隔离桩桩身接近地表的部分对控制隧道变形没有太大帮助,在实际工程中可以采用埋入式隔离桩,减少桩身长度,降低施工成本;侧方基坑开挖卸荷-加载过程中,盾构隧道初始土压力呈“葫芦形”分布;基坑开挖卸荷和基坑加载完成过程中,隧道土压力轴向对称位置发生偏转,判断盾构隧道有朝向基坑方向扭转的趋势;埋入式隔离桩能起到与常规隔离桩相同的隔离效果,并能有效降低隧道周围土压力。     

偏压条件下隧道近接施工对既有桩基稳定性影响的研究

为了分析偏压条件下隧道不同施工方法对既有桥墩桩基稳定性的影响,以深圳市在建葵坝路隧道下穿高速公路桥梁段施工作为工程背景,采用有限差分软件FLAC3D对该隧道在3种不同施工方法作用下的施工过程进行了数值模拟。通过分析隧道围岩的应力和位移的分布特征以及桥墩桩基的变形方式和位移大小,比较了不同施工方法对桥墩桩基稳定性影响的大小。分析结果表明:顶弧侧壁法能够更好地控制桥桩位移和地表沉降,CD法次之,而台阶法最差。     

隔离桩施工对邻近高铁高架桥桩基的变形影响分析

盾构穿越邻近桥梁桩基时通常采用隔离桩作为地基主动加固措施,但当隔离桩与既有桥梁桩基相距较近时,隔离桩桩基施工会对桥梁既有桩基产生影响,因此有必要对此进行分析。依托杭州地铁1号线下穿沪杭高铁余杭南站高架桥工程,结合现场实测数据对钻孔桩和旋喷桩施工引起既有高架桥桩基的变形进行分析。研究表明:钻孔桩施工对桩基水平位移影响很小,对沉降影响较大,现场实测最大沉降为0.94mm;钻孔桩完成后,旋喷桩施工对桩基水平位移和沉降有一定影响,现场实测桩顶最大水平位移为0.5mm,沉降为0.6mm。因此,在施工过程中应严格控制施工速度等参数,加强监测以减小隔离桩施工对既有高架桥桩基的影响。     

盾构隧道施工对临近桥梁桩基及周围土体影响的模拟研究

该文以某盾构隧道下穿既有机场线桥桩施工过程为研究对象,采用数值模拟的方法对盾构施工造成临近桩基及土体变形的响应进行了研究。重点从桩基与土体滑移情况、盾构隧道与桩基的水平间距、隔离桩的存在与否、盾构掘进的不同阶段4个方面进行建模计算,建立4组共14个模型,分析盾构掘进对既有桩基变形及沉降的影响机理,并对盾构引起周围土体变形破坏(塑性)区演变特征进行了研究。     

大直径浅埋顶管隧道邻近桥桩施工安全控制技术研究

以某顶管隧道工程为背景,基于Abaqus软件建立三维有限元计算模型,研究大直径浅埋顶管隧道邻近桥桩施工对道路路面及桥梁桩基变形受力的影响,并研究袖阀管地表注浆加固与桥桩加固措施对路面沉降及桥梁变形的控制效果,结合现场实测数据分析加固措施的有效性。研究结果表明,顶管隧道施工对桥梁桩基变形及受力影响较大,施工引起桩基向隧道发生侧移,且桩身上部位移要大于下部位移,靠近隧道的桩基易产生较大的侧移与桩身拉应力;未采取辅助措施下隧道施工引起的路面沉降、桥梁桩基变形及应力远超过规范允许值,危及道路及桥梁结构的安全,需采取有效的施工安全控制措施。研究成果可为类似工程施工安全控制提供一定的理论借鉴。     

桩基荷载对既有大直径盾构隧道的影响分析

桩基施工有可能导致临近大直径盾构隧道结构变形和渗漏水等运营风险。借助平面有限元程序,建立桩基对大直径盾构影响的数值模型,通过实测数据和数值计算对比得到了指导意义的结论。成桩过程中临近隧道产生相对少量的位移。隧道向下和向桩基方向发生变位。当桩基受荷后,隧道位移量明显加大,隧道向下和向远离桩基方向发生变位。桩基成孔过程引发的土层损失,是前期地层变位的主要原因。合理提高泥浆配比,甚至在成孔时采用全程钢护筒,可以有效减少土层损失,降低隧道变形的风险。桩基受荷后,桩周形成一定范围内的剪切带。剪切效应引发结构与土的共同作用,进而使地层和结构产生应力应变响应。当桩基与隧道间距在2倍隧道结构外径以上时,隧道沉降和侧移可得到有效控制。桩基长期荷载作用下地层仍然会产生蠕变位移,对隧道结构依然存在一定的影响。     

基于修正剑桥本构模型的盾构隧道开挖对邻近桩基影响分析

为了保证在我国黄土地区城市地铁盾构开挖在靠近桩基础时的安全性,降低盾构开挖对桩基础的扰动影响,基于ABAQUS数值模拟有限元分析软件,采用土体的修正剑桥本构关系,建立地铁盾构法开挖施工的三维有限元分析模型。对隧道盾构开挖过程中邻近桩基础的变形和地表沉降规律进行了计算分析。研究结果表明:隧道盾构对邻近桩基础的影响主要表现在桩基础的隧道埋深位置处,垂直隧道纵轴的水平方向(X方向)位移量上;在盾构开挖过程中,随着开挖面与桩之间距离d缩小,桩的水平方向位移逐渐增大;在d大致为[-0.5D,+0.5D]范围内时,变形最大;当d继续增大时,水平方向位移也继续增大,最终趋于稳定值。通过综合分析数值模拟计算和施工现场监测得到的地表位移变形曲线,可以发现在隧道轴线正上方位置地面的沉降最大,向隧道轴线两侧沉降逐渐减小,但在桩基附近的地表沉降相对较小,而桩顶承台也受到不均与沉降的影响产生偏移。在该隧道工程实际开挖中,需要加强承台不均匀沉降监测,以便及时采取控制措施。     

桩基施工及承载阶段对运营盾构隧道的影响

针对合肥某立交桥上跨既有盾构隧道工程，通过有限元数值模拟方法对单桩邻近隧道施工进行参数敏感性分析，并进一步研究立交桥单桥墩桩基础与双桥墩桩基础在施工及承载阶段对盾构隧道管片变形与内力的影响；通过对比分析2种立交桥跨越既有盾构隧道方式下的地表沉降、盾构隧道管片及铁轨变形，探讨2种跨越方式在工程应用中的优劣。研究结果表明： 1）单桩对邻近隧道结构的影响，随着桩长、桩径的增加而增大；随着桩隧净间距的增大而近似呈指数函数形式降低。2）当桩长与隧道埋深比值大于1时，增加桩长是减小隧道结构变形的有效途径。3）单桥墩桩基础施工阶段对盾构隧道的影响效应小于承载阶段，管片位移以沉降为主。承载阶段随着荷载的增加，横向轴力与弯矩在靠桩一侧拱腰位置变化最大，纵向轴力与弯矩在拱顶位置变化最大。4）双桥墩桩基施工及承受上部荷载时，较单桥墩而言同一管片处的沉降增大0.3 mm，水平向位移减小0.56 mm。经比较，中间无桩的跨越隧道方式更优。     

小半径近距离盾构隧道侧穿高架桩基影响研究

以上海市轨道交通某盾构区间隧道侧穿内环高架桥桩基为背景,通过有限元数值模拟,分析盾构隧道穿越施工引起的桩基竖向位移、水平位移及倾斜率。研究表明:使用有限元软件模拟盾构穿越施工,可以较好地得到盾构隧道穿越引起的邻近桥桩变形量,以及桩基变形变化趋势;计算结果结合现场实测数据对比表明,在采取可靠措施的前提下,盾构隧道施工引起的邻近桩基竖向变形、倾斜,在桩基变形允许范围内,满足高架桥正常运营要求;小半径盾构隧道施工,需严格控制地层损失率,避免纠偏量过大、过猛。     

深厚软土区城市道桥近距下穿京沪高铁桥梁影响及处置研究

新建城市道路下穿运营的高速铁路桥梁,近距离取土施工必定会扰动高铁桥梁桩基周围土体,引起高铁桥墩的不利附加变形及桩侧摩阻力变化,从定量、定性的角度判断其是否会影响高铁的正常运营,以及选取影响最小的设计、施工方案十分重要。该文通过精细数值仿真模拟分析某城市道桥下穿高铁桩基不同建造次序,尤其关注施工、运营过程对高铁桥墩的变形、桩基承载能力的影响,得到以下主要结论:不同的道桥基础施工顺序对高铁桥墩的影响不同,其中施工方案的选取应以变形为主要控制要素;选取对角对称的道桥桩基施工方案可将不利影响控制在最小范围,满足高铁桥墩在施工过程与最终附加变形均在2 mm以内的要求;高铁桥墩附加变形最大发生在施工过程,最终变形相比施工过程变形较小,应加强过程监测;不同施工方案会引起高铁桩侧摩阻力变化,进而影响桩基承载力总体减小,但影响的幅度仍在高铁桥桩基承载能力允许值范围。     

群桩基础桥桩单边开挖稳定性精细化数值模拟分析

航道升级开挖会对既有桥梁桩基产生复杂的不安全影响。由于缺乏相应的设计计算理论,因此优化设计困难。文中针对桥桩嵌入河岸和远离河岸2种典型情况,考虑群桩桩土接触效应和钻孔灌注桩施工特点,采用侧壁阻力反算摩擦系数的方法,建立地基-桥桩整体三维精细化数值模拟模型,对存在软弱夹层的河床地层开挖后桥桩的内力和位移影响进行研究。结果表明,由于河床开挖回弹和河岸边坡的综合效应,桥桩与河岸分离时,桥桩产生的内力与位移大于嵌入式模型,桩基产生了1.66 MPa的拉应力,桩顶最大水平位移9.5 mm,大于规范允许值6 mm,建议进行加固预处理。三维精细化数值模拟能有效反映桩土摩擦效应、开挖引起的整体位移场效应、复杂地层分布,以及复杂边界效应。     

浅埋盾构隧道近接桩基础渗流应力耦合安全性分析

对于岩土结构,水流的渗流作用往往会造成结构受力发生变化,进而引起变形。如水域中的桥梁桩基础在盾构隧道近距离侧穿施工时,地层的扰动会对群桩基础及上部结构产生不利影响。为研究渗流作用下盾构隧道侧穿桥梁基础施工的安全性问题,以某市穿越河流施工的地铁盾构隧道为对象应用有效应力原理,借助数值仿真法建立水域三维动态盾构隧道施工有限元计算模型。结果表明,浅埋盾构隧道推进过程中会使影响范围内的土体产生部分地层隆起。开挖完成后,桥面中部沉降位移较大,双线开挖最终沉降位移沿横桥向轴线对称分布。桩身纵向位移受影响最显著的是距盾构轴线2 D横向范围内,及沿桩身埋深变化的1. 5 D深度范围内区域。桩身横向位移整体呈大头型"S"分布,浅埋层桩身横向位移显著大于深埋层桩身横向位移; 15 m深度以上范围内的桩身横向位移在左线和右线开挖后的增加量约为1∶1。沿桥梁纵向延伸,桩身的竖向沉降呈现中部大于两端,即"中间大两端小"的分布形式。     

桥梁桩基础施工对既有明挖隧道变形影响研究

以某桥梁跨越隧道工程为研究背景,运用有限元软件模拟桥桩基础施工过程,并针对桩基础不同开挖深度对地铁隧道的影响展开对比分析,研究表明:在桥梁桩基础施工过程中,东西双向隧道拱底、隧道左、右拱腰以及桩基础周边土体变形规律均呈对称分布;靠近隧道附近施工对隧道拱底和拱腰的变形影响最大;桩基础开挖深度未超过隧道时,地表沉降与桩周土体水平位移均随着开挖深度的增大而变大,当开挖深度超过隧道位置后,地表沉降与桩周土体位移将不再受开挖深度的影响,其结论可为类似桥梁跨越隧道工程研究提供参考与借鉴。     

盾构隧道侧穿高架桥桩基条件下群桩遮拦效应分析

为了研究土体c（黏聚力）、φ（内摩擦角）和桩隧间距X对群桩遮拦效应的影响,以合肥轨道交通1号线盾构隧道近距离侧穿高架桥桩基群工程为背景,采用三维数值分析方法,分析了盾构掘进过程中桩基的变形规律,得出以下结论： 1）桩基的位移随着盾构开挖面的靠近逐渐增大,当盾尾离开桩基所在平面后逐渐稳定; 2）土体的c、φ值对群桩桩基水平位移、竖向位移和轴力的遮拦效应影响比较大,c、φ值越大群桩遮拦效应越不明显; 3）桩隧间距X对桩基水平位移和轴力遮拦效应影响较为明显,X越小桩体变形和受力越复杂,群桩遮拦效应越明显。     

盾构隧道施工对邻近桩基的影响研究

以杭州地铁隧道二号线某区间盾构下穿桩基建筑为研究对象,通过数值模拟方法分析了盾构隧道布置位置对邻近桩基变形的影响,并与土层变形传统预测公式进行比较。研究结果表明:当隧道位于桩基正下方时,隧道开挖造成上部桩基及周边土体较大沉降;随着隧道和桩基水平距离增加,隧道开挖对桩基和周边土体影响逐渐减小;当水平距离与桩径的比值（L/D）大于6时,隧道开挖对桩基及周边土体影响较小,数值模拟结果和传统公式预测值接近。     

北京地铁14号线高家园站-望京站区间单洞双线盾构临近穿越群桩的响应与防护

为减小盾构隧道施工对邻近群桩基础的影响,对10 m内径盾构穿越的机场快轨群桩响应进行数值模拟,分析盾构法隧道施工引起的群桩变形及内力变化情况。结果表明,开挖后桩身发生弯曲变形,桩身内力发生明显变化,前桩具有隔断作用,隧道施工对群桩中后桩的影响较小。群桩邻近盾构时采用复合锚杆桩作为隔断桩,复合锚杆桩加固桩侧土体的同时,可采用多排组合形成较大隔离刚度,套管施工可有效控制施工期间的环境影响。