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。     

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。     

盾构隧道近距离穿越群桩基础的影响分析

以长沙地铁1号线新河三角洲站—开福寺站区间隧道为工程背景,利用FLAC3D有限差分方法模拟盾构隧道近距离侧穿桩基的施工过程,揭示了盾构隧道侧穿桩基对地表沉降、桩基变形与内力的影响规律。研究表明盾构隧道掘进过程中将会引起邻近桩基发生平行于盾构轴线和垂直于盾构轴线两个方向的挠曲变形,从而导致桩基内部产生较大的附加轴力和弯矩;桩基础的应力和变形都与盾构的推进过程密切相关,在盾尾穿越桩位前后0.5 D距离范围内达到最值。     

软土地区盾构施工对既有单桩工作性状的影响分区研究

为研究既有桩基位于拟建隧道周围不同位置时,隧道开挖对桩基产生的受力与变形规律,依托天津地铁3号线北站至铁东路站左线盾构区间项目,利用ABAQUS软件将隧道周围软土按照桩端径向、切向位置的不同划分为8个区,建立考虑软土修正剑桥本构关系的二维有限元模型,探讨隧道开挖后桩基分别处于设计荷载和极限荷载下的桩侧摩阻力和桩身位移变化规律,并建立隧道开挖对邻近单桩工作性状的影响分区。计算结果表明： 1）隧道开挖会使桩基近隧道侧产生负摩阻力,负摩阻力最大值随桩到隧道径向距离的减小而逐渐增大,随桩长的增大而逐渐增大; 2）隧道开挖会导致桩身极限侧摩阻力降低,当桩端位于隧道两侧分区时降幅较大,在10%~15%; 3）桩端分别位于隧道两侧、底部、顶部分区时,依次对桩身倾斜率、桩身挠曲变形和桩顶沉降的影响最显著; 4）提出能够对隧道开挖后既有单桩工作性状分区进行评价的指标,当桩端位于3区时,盾构隧道开挖造成单桩的综合影响程度最大,应加强施工监控措施。     

刚性长短桩软基预处理对堆载邻近桩基的变位影响分析及处理效果评价

在河谷地区修建桥梁桩基础时,常会遇到因桥台后高路基填土而导致路基一侧桩基础发生偏位的工程事故,尤其是当地基土中存在软弱土层时,发生事故的可能性大大增加。为探明刚性长短桩在处理侧方路基填土下软弱土层时的应用效果,研究不同因素对刚性长短桩处理效果的影响以及采用刚性长短桩处理对高路基填土侧桩基础的影响,依托马里河II桥实体工程,采用数值模拟软件Marc分析了不同布置形式和不同处理距离下的刚性长短桩对填土侧桩基础受力分布特性的影响,对不同工况的处治效果进行了工程评价并依此提出了相关的工程建议。结果表明:堆载作用下,软弱土层的侧向挤压变形对桩身位移、桩侧土抗力和桩身弯矩等均有明显影响,桩身位移在16 m(即软土层与强风化岩层的分界面)处出现明显拐点,桩侧土抗力和桩身弯矩在16 m处达到最大值;不同距离下的桩基桩身位移等各项数值变化规律基本一致但影响程度大小不同,最靠近堆载外侧的桩处于最不利位置,设计时可适当提高边侧桩基的承载性能;梅花桩布置形式的刚性长短桩相较于正方形布置和交错布置对减少软弱土层侧向挤压变形对桥梁桩基础影响的效果最显著;梅花形布置形式的加固区在不同处理距离下的处治效果差异显著,加固区处理距离范围不宜距离桩基础过近,也不宜过远,8 m左右距离的处理效果最优。     

暗挖电力隧道对邻近既有桥梁桩基的影响分析

对成都市某暗挖电力隧道穿越邻近桥梁桩基问题建立二维有限元模型,分析了隧道开挖在不同的隧道埋深、隧道与桩基中心距下对邻近桥梁桩基的影响规律。分析结果表明:在桩隧中心距小于一定范围时,开挖对桩基的影响很大;桩身最大水平变形和最大弯矩的位置随着隧道埋深变化而变化,且当隧道埋深位于桩中上部时,桩身最大水平变形和最大弯矩相对较大。     

基于m法分析地铁对现有桥梁桩基的影响

以某高架桥快速化改造工程为研究对象,利用规范中m法来模拟桩土之间的关系,并通过MIDAS有限元分析软件建立全桥数值模型,分析地铁隧道对桥梁桩基的影响,并为桥梁桩基设计提供了合理的设计依据。模型结果表明,当地铁隧道与既有桥梁桩基的水平距离保持一定时,地铁隧道埋深存在一个临界值,当地铁隧道埋深为此临界值时地铁隧道施工引起的桩顶水平位移最大;当地铁隧道开挖在上层较软弱的土层中时,桩身变形较大。根据模型结果,提出合理的桩基设计注意事项。     

双孔平行地铁顺穿桥梁对桥梁桩基础影响研究

利用有限元分析软件建立桥梁基础及双孔地铁的模型,模拟地铁盾构的施工工况。研究盾构施工前后地铁隧道、周边土体变形趋势及其对地铁顺穿桥梁的桩基础轴力、弯矩、水平变形及沉降的影响。分析结果表明:隧道施工造成隧道上部土体沉降,下部土体隆起,隧道呈现椭圆形;其顺穿桥梁桩基轴力、弯矩增加幅度较大,桩基在地铁隧道深度以上竖向沉降,在隧道深度下局部桩体隆起,桩身位移呈现“3”字形,最大位移位于隧道中心标高与隧道底标高之间。     

隔离桩对双线盾构近距离侧穿高铁桥梁桩基的变形控制分析

以武汉市轨道交通7号线某盾构区间下穿沪蓉汉高铁桥梁桩基为背景,使用FLAC 3D数值模拟软件建立了双线盾构近距离侧穿高铁桥梁桩基的数值模型,分析了隔离桩对高架桥下地层及桥桩变形的控制效果。研究结果表明:隔离桩可有效隔断土层破裂面的发展方向并减小影响规模,对地表沉降具有良好的控制作用;当桥墩处在双线隧道单侧时,双线隧道开挖对桥桩变形产生的叠加效应是同向的;当桥墩处在双线隧道中间时,叠加效应是反向的,桥桩首先向先施工隧道方向位移,然后向后施工隧道方向位移,设置隔离桩可大幅减少双线隧道开挖对桥桩所造成的叠加效应的影响。     

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。     

软土地区浅埋顶管电力隧道对临近高铁桥梁的影响分析

依托珠三角地区某电力隧道密集穿越高铁桩基项目,采用大型三维有限元软件,建立电力隧道与邻近高铁桥梁桩基础的三维有限元模型,通过施工过程模拟分析软土地区浅埋电力隧道的顶管施工对周围土体及高铁桥梁桩基础的影响。获得了隧道开挖过程产生的地面沉降、高铁基桩的沉降、高铁基桩的应力分布。分析表明:中小直径电力隧道在软土地层中采用浅埋、顶管方式施工对高铁桩基的影响较小,并建议在工程中对顶管线路两侧的土体采用旋喷桩加固,能有效减小高铁桩基附近的土体变形。     

深厚软基区桥梁桩基横轴向承载特性研究

采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维模型,选取软土厚度作为分析变量,计算分析了不同工况下桩基础的横轴向容许承载力、桩侧土抗力、桩身水平位移及桩身弯矩分布规律。研究结果表明:在软土侧向推力、汽车制动力及离心力作用下,深厚软基区桥梁桩基受力情况复杂;软土厚度超过10 m时,软土厚度对桩基横轴向容许承载力及桩侧土抗力影响很小,桩身第一水平位移零点随软土厚度增加逐渐上移,大于20m后趋于稳值;软土的存在增大了桩身最大弯矩,对桩身最大弯矩影响最大的软土厚度为5m;软土厚度大于10m后,桩身最大弯矩趋于稳值。     

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。     

多雨冲沟区桥梁桩基横向承载特性模型试验研究

多雨冲沟区桩基础所处环境特殊,冲刷、冲击等横向荷载因素影响桩基础承载力的发挥。为探明该区域桩基础横向承载特性,通过采用自主研发的多雨冲沟区桥梁桩基础室内小比例模型试验平台,最大程度地表征原型的桩土材料、桩土边界条件等技术状态,尽量还原桩基础在实际环境中的受力过程,科学模拟多雨冲沟区桥梁桩基在横向荷载下的受力变化情况。分析桩基础在不同的桩长、冲沟坡度以及桩边距条件下,横向承载力、桩身最大弯矩及其截面位置的变化规律,提出不同斜坡度数下桩基有效桩长的折减系数,给出相关工程技术建议。研究结果表明:随着桩长的增加,桩基的横向承载力逐渐增大,但桩长越长,承载力变化幅度越缓;桩长相同的情况下,坡度越大,桩基础的横向承载力越小。建立了桩基有效桩长计算公式,实践时需考虑不同坡度对应的折减系数;坡度增大,相同条件下的桩基有效桩长逐渐变小。桩身最大弯矩及其截面位置随坡度及桩长的增加而增大,增幅随坡度增大而降低。工程实际上建议:复杂环境下的桩基础处于坡度较大位置时,需适当增加桩顶前缘至岩层坡面间的安全距离,必要时进行边坡专项防护,并对已破损及破碎的岩体采取加固措施。桩基截面配筋计算时,需适当提高距桩顶(20%～30%)桩长范围内的桩基配筋率,坡度大、桩周岩体缺失多等情况需进一步进行专项设计及特殊防护,保证桩基施工安全及后期正常使用。     

凤凰磁浮工程对邻近高速铁路影响研究

凤凰磁浮工程YDK0+000～+720段与部分张吉怀铁路并行,采用数值计算方法评估路堑开挖、路堤填筑、桥梁施工及列车运营对在建铁路的影响.研究结果表明:凤凰磁浮工程施工及运营不影响邻近在建张吉怀铁路路基及桥梁结构安全;邻近张吉怀铁路爆破施工单段炸药用量不应超过相应距离对应的最大值;采用冲击钻施工桥梁桩基时,桩位距张吉怀...     

大直径盾构近穿及下穿对填土桩基础扰动效应分析

为研究大直径盾构隧道近穿及下穿对填土地基中桩基的扰动影响,依托某大直径盾构隧道工程,结合FLAC~(3D)数值软件,对大直径盾构隧道近穿及下穿对桩基础的位移特征及承载力特性进行模拟分析。分析结果表明:盾构近穿及下穿过程中,对桩基础的位移及沉降存在扰动影响,其中盾构到达前10 m和通过后12 m范围,对桩基沉降影响较大,盾构近穿桩基时,桩基沉降速率较大,盾构下穿桩基时,盾构靠近桩基前20 m,桩基沉降速率变大,通过桩基后,桩基沉降趋于平缓。随着盾构的掘进,桩基靠近隧道处侧摩擦阻力波动较大,且隧道正上方的桩侧负摩阻力增大,易导致建筑物沉降。     

砂卵石地层盾构侧穿既有桥梁桩基施工控制技术

为探究砂卵石地层盾构近接侧穿既有高架桥桩基时相关施工控制技术的适应性,基于成都地铁的地层特征、二环路运营桥梁结构性能及周边环境,针对性地采用“主动加固”与“被动加固”相结合的加固控制技术:桥梁钢管隔离桩、袖阀管注浆加固和盾构洞内注浆加固.结合现场监测分析,实践证明:盾构侧穿高架桩基时双洞之间的桩基础位置为高风险区域,局...     

地铁盾构掘进与沿线桥梁桩基相互影响的研究

武汉地铁2号线南延线区间盾构隧道与光谷大道高架桥匝道桩基础施工距离小,为保证隧道顺利掘进和桩基安全,文中采用三维有限元法对其进行数值计算,模拟隧道开挖过程,求解隧道围岩和桩基应力分布和空间变形情况。计算结果显示,理想状态下隧道盾构掘进对邻近桩基的受力和变形影响小,盾构过程安全。同时,为防止意外情况发生,提出桩基加强、保护和预防措施。     

施工期斜坡段桥梁双桩基础受力特性现场监测

为研究斜坡段桥梁双桩基础的受力特性,依托广东省云茂高速公路独石特大桥桩基础工程,通过对施工期斜坡段右幅26#墩桥梁双桩基础开展现场监测,分析了自浇注成桩至桩柱盖梁施作完成为期14个月内的桩侧土压力与桩身钢筋应力变化规律,重点探讨了斜坡荷载对桥梁双桩基础受力特性产生的影响.结果表明:施工开挖后斜坡浅层土体发生变形,双桩结...     

隧道施工对邻近高架桥桩基影响的数值分析

针对高架桥桩基础受邻近地铁隧道建设影响的问题,建立了隧道及桩基的三维数值模型,分别研究了当单侧隧道施工和双侧隧道施工不同工况下桩基的内力和变形.数值分析结果反映出隧道开挖对地表及桩基的变形与内力将带来一定的影响,而且双侧隧道开挖对桩基的影响要大于单侧开挖,但不会影响到桩基的安全稳定.本文的实例研究对于隧道等地下工程建设可以起到参考和借鉴的作用.