1、雙洞隧道盾構法近距離側穿既有橋梁樁基的影響分析摘要：以昆明軌道交通4號線，雙洞隧道盾構法近距離側穿菊華立交既有橋梁 樁基工程為例，采用數(shù)值模擬分析盾構法隧道近距離側穿既有橋梁樁基的影響。 分析表明：采用隔離樁可減小雙洞隧道左右線的相互影響；盾構隧道距離樁基越 近，隧道開挖對樁基的橫向變形、豎向變形影響越明顯。關鍵詞：雙洞隧道；盾構法；側穿；橋梁樁基0引言橋梁樁基根據(jù)受力模式不同，一般分為摩擦樁和端承樁，當大斷面地鐵車站 隧道下穿橋梁樁基，特別是長距離小凈距與樁基并行的時候，對摩擦樁承載力的 影響與端承樁有著本質的不同。對于摩擦樁，其承載力主要由樁側土體摩阻力提 供，樁端處地層的豎向抗力較小。當

2、樁側土體摩阻力無法提供足夠的承載力時， 既有橋梁樁基的豎向沉降是無法預測及控制的1-2。所以隧道開挖時，不僅要控 制樁端處地層擾動減少豎向沉降，還要考慮樁側土體大面積開挖造成的樁基一側 土體摩阻力減小甚至喪失對樁基承載力的影響。圖1區(qū)間隧道與菊華立交平面位置關系圖2隧道與菊華立交橋樁基關系典型剖面圖本文以昆明軌道交通4號線昆菊區(qū)間盾構下穿菊華高架橋為例，通過數(shù)值模 擬，分析了軟弱地層下雙洞隧道近距離側穿既有橋梁樁基對橋類樁基的影響，可 供類似工程設計、施工借鑒。1工程概況區(qū)間隧道在里程YDK14+290YDK13+350范圍內雙線側穿菊華立交，平面上， 左線區(qū)間隧道與鄰近舊橋樁基最小水平距離范

3、圍約為0.6米，與鄰近新橋樁基最 小水平距離范圍約為3.9米，右線區(qū)間隧道與鄰近舊橋樁基最小水平距離范圍約 為0.9米，與鄰近新橋樁基最小水平距離范圍約為0.9米，舊橋、新橋樁基基底 均位于隧道底部10m以上。隧道側穿立交橋工程段覆土層主要為素填土、粉質黏 土、粉土。隧道與菊華立交平面位置圖如圖1所示。隧道與新建樁基相對位置剖面圖2如圖所示。2盾構隧道側穿立交橋樁基段保護方案1）在地鐵隧道開挖前，對該區(qū)間的既有樁基礎進行加固，采用靜壓注漿法在 樁基礎處進行加固，待基礎加固體達到設計強度80%以上后，再進行隧道掘進。2）鉆孔垂直度保證1%。鉆孔完以后應采用高壓水泵或者壓漿泵往注漿孔內 注清水，壓

4、力應大于0.5MPa0.7MPa，以便將松散的砼碎渣以及砂粒從鉆孔中沖 洗出來，避免孔中的砂粒沉入底部。3）注漿時，先注入水灰比為0.8的水泥稀漿。水泥漿液進行多次的過濾，防 止壓漿管堵塞。低稠度的水泥漿注入之后待壓出孔內原有的清水以后再注入稠度 較高的水泥漿，水灰比宜為0.5左右。并將灌漿壓力增大到0.7MPa0.8MPa。濃 漿從出漿口冒出后，關閉進漿閥門，壓漿靜置20分鐘以后拆卸管件，隨后立即 用堵頭封堵壓漿管頭，防止回漿。3盾構雙洞隧道近距離側穿既有橋梁樁基影響數(shù)值計算分析3.1盾構施工模型如圖3所示，在盾構機的首部和尾部都設置“預設單元，利用FLAC3D的“死活功能模擬盾構機的推進3

5、-5。圖3盾構施工模擬示意圖盾構施工過程中模擬土體與盾構機以及管片之間的接觸作用，采用一種簡化 的方法，即用降低土體的剛度來模擬盾構周圍土體由于施工所引起的土體擾動。 這樣就能很好反應盾構周圍土體的大變形現(xiàn)象。3.2數(shù)值計算工況為研究盾構施工對既有橋梁樁基的影響規(guī)律，分別計算隧道邊緣距離既有樁 基0.5m、2m，共2個工況，隧道埋深參照現(xiàn)場情況取12.5m，計算模型如圖4 所示，計算參數(shù)見表1及表2,計算中不考慮注漿加固措施。工況一工況二圖4各工況計算模型表1各土層的物理力學參數(shù)表2建筑物理力學參數(shù)由于該段涉及行車荷載，按照最不利工況計算，公路運營期間按照公路I級 荷載計算，車輛荷載布置圖如下

6、參照公路工程設計標準(JTG B01-2014)。圖5車輛荷載布置圖其中軸重力單位為kN，尺寸單位為m，假設寬24.0m，為雙向四車道，考慮 最不利的情況，四車道均布汽車，則荷載可以簡化為：本次計算取q=23kN/m作為汽車荷載。3.3圍巖及樁基位移分析3.3.1工況一圍巖及樁基位移隨隧道施工變化云圖如圖67所示。豎向位移(m)橫向位移(m)圖6隧道(左線)開挖后位移云圖豎向位移(m)橫向位移(m)圖7隧道(右線)開挖后位移云圖3.3.2工況二圍巖及樁基位移隨隧道施工變化云圖如圖89所示。(a)豎向位移(m)(b)橫向位移(m)圖8左線隧道開挖完成位移云圖豎向位移(m)橫向位移(m)圖9右線隧

7、道開挖完成位移云圖由各工況云圖可以看出，由于隔離樁的隔離作用，左右線隧道的相互影響相 對較小。3.4樁基變形分析3.4.1橫向位移分析樁基的橫向變形如圖10所示。(a)工況一(b)工況二圖10樁基橫向變形圖圖10為隧道距離樁基0.5m、2m時樁基的橫向變形隨埋深變化曲線。由圖可 以看出，由于左線隧道距離樁基相對較遠以及隔離樁的隔離作用，左線隧道開挖 對樁基的影響均較小，左線開挖完成后，工況一、工況二樁基最大橫向位移分別 為 1.37mm、1.14mm。(a)工況一(b)工況二圖11樁基豎向變形圖由于右線隧道距離樁基相對較近，且無隔離樁的隔離作用，故施工時對樁基 的影響相對較大，使整個樁基向隧道

8、開挖側變形。即當隧道距離樁基越近，其施 工對樁基的影響越大。3.4.2豎向位移分析樁基的豎向變形如圖11所示。由圖11可以看出，樁身最大的豎向位移在樁頂處，說明隧道開挖對上層土體 的擾動大于下層土體的擾動，對樁身的擾動效果是從上往下影響效果遞減。由于 樁身的軸向剛度比較大，因此單樁的豎向位移沿著樁身相對一致。離隧道0.5m 的橋樁因隧的道開挖引起樁底豎向位移為1.2mm，樁頂豎向的位移為1.4mmo 與 前者比較，由于距離隧道較遠，相同位置樁身的沉降值都略小。3.4.3樁土相對位移分析根據(jù)數(shù)值模擬提供的樁身的位移數(shù)據(jù)以及樁周土體的位移數(shù)據(jù)，分別列出各 工況的樁土相對位移如圖13、14所示。(a

9、)工況一(b)工況二圖12樁土相對位移圖12為各工況下樁土相對位移隨著樁埋深的變化圖，其變化趨勢基本相同， 距離樁頂1/4樁身的長度范圍內，橋樁側面土體的豎向位移小于橋樁本身的豎向 位移；距離樁頂1/2樁身范圍內，橋樁側面土體的豎向位移大于橋樁本身的豎向 位移。中性點位于樁頂以下20m處，樁身下部1/4范圍內，橋樁側面土體的豎向 位移小于橋樁本身的豎向位移，樁側土體向橋樁提供向上的正摩阻力。隧道開挖后，下部土體由于隧道的卸載作用，使土體的沉降小于樁基的沉降， 樁側正摩阻力產生。根據(jù)樁土相對位移圖可知，在隧道開挖后，各工況中性點基 本處于樁頂以下20m處。4結論（1）雙洞隧道盾構側穿立交橋樁基段應實施有效的保護方案來減小對樁基承 載力的影響。（2）通過數(shù)值計算分析，由各工況云圖可以看出，因為隔離樁的隔離作用， 雙洞隧道左右線的相互影響相對較小。（3）盾構隧道距離樁基較遠時，外加隔離樁的隔離作用，隧道開挖對樁基的 橫向變形影響較小；盾構隧道距離樁基相對較近時，且無隔離樁的隔離作用，施工時對樁基的橫向