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工程建设
盾构隧道近邻建筑物桩基的相互影响分析
发布时间:2015/9/4 22:29:51    作者:未知    来源:本站原创    浏览次数:0
随着国家综合实力的逐步提高,城市及城际轨道交通等公共交通基础设施建设的力度也在大幅加快,而此类轨道交通受到环境、规划等限制,位于城市内部的大部分线路选择地下铺设的方式,这样,不可避免地会出现隧道与大量既有建筑物“擦肩而过”的情况。在近邻穿越过程中,盾构隧道自身的安全性以及穿越过程中对建筑物沉降的影响成为普遍关注和研究的热点问题[1-2]。有学者采用力学分析和数值计算的手段对盾构隧道近邻穿越桩基地层引起的地层受力和变形进行了一定的研究[3-5]。由于岩土层及其相互作用的复杂性,目前还未形成系统的评价与设计方法,故针对此种情况进行全面分析,并采取相应措施,从而确保隧道结构和建筑物的安全成为迫切需要解决的课题。
本文以某城际轨道交通隧道从高层建筑间穿越的工程实例,对隧道和近邻建筑物桩基的相互影响进行有限元分析,对建筑物的安全性进行评估,并给出了可行的保护措施。
1、工程概况
拟建隧道为左右线单线隧道,隧道内径为7.7m,外径为8.5m,线间距为15.5m。左右线隧道两侧分别分布有高层建筑。假定左线隧道左侧为A座,右线隧道右侧为B座。A座建筑共18层,框架结构,基础一般采用6桩承台,直径600mm预应力管桩,桩长25m,单桩设计承载力2 400kN,桩基与左线隧道最小净距约1.5m,承台中心距离隧道最小净距约3m。B座建筑共10层,框架结构,基础一般采用5桩承台,直径500mm预应力管桩,桩长20m,单桩设计承载力1 800kN,桩基与左线隧道最小净距约2.5m,承台中心距离隧道最小净距约4m。A、B座建筑柱间距均为9m。隧道拱顶埋深约10m。
建筑物从上至下地层依次为填土层、可塑状粉质粘土层、中砂层、硬塑状花岗岩残积层、花岗岩全风化层。地下水位为地下1m。具体地层力学参数见表1。
2、盾构隧道近邻既有建筑物桩基的数值分析
地下结构的计算不同于一般结构物。首先,地下结构与岩土介质结合成一个连续的或不连续的整体系统,相互作用,共同受力;其次,土介质材料一般呈不均质、各向异性的非线性性态,通常都处于二维或三维的复杂应力状态。因此,在实际中,隧道对地表建筑物的影响是一个非常复杂的问题。严格说来,此类隧道近邻桩基的情况应采用三维有限元分析,但考虑到地表构筑物及隧道的走向方向基本一致,且在其纵向延伸方向上长度都比较长,另外从目前的研究结果看,二维模型也能较好地解决问题,故本文将其简化为平面应变问题,并以垂直于隧道走向方向的断面作为计算剖面。
2.1 数值分析内容
基于本工程实际,本次盾构隧道近邻既有桩基的相互影响分析着重以下3个方面:
(1)对比隧道在无桩和近邻桩基的2种情况下,隧道衬砌自身的内力及地层位移情况。
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