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下穿建筑小净距隧道施工对桩基影响研究
| 论文题名： | 下穿建筑小净距隧道施工对桩基影响研究 |
| 关键词： | 隧道工程;下穿施工;交叉中隔墙法;建筑桩基;位移规律;变形控制 |
| 摘要： | 本文以重庆火风山2号线隧道为背景，利用ANSYS软件进行合理假设建立数值模型。研究了不同地层倾角α1(i=1～5且α1=0°，α2=10°，α3=20°，α4=30°，α5=40°)下，深、浅埋隧道施工对上部建筑桩基位移变形及内力变化规律，通过拟合数据得到了不同埋深下的地层倾角极值;其次，在下穿小净距三车道隧道采用CRD工法的情况下，考虑围岩级别、承台荷载、桩长及桩径等四种影响因素，通过建立四因素三水平正交试验，根据极值R得到了四种因素对桩基影响大小排序;然后，结合实际工程建立相应有限元模型，分析了隧道开前、后各桩基及上部结构位移变形和内力变化规律;最后，介绍了隧道施工对桩基稳定性影响的主要控制措施，并证实了对桩周土体加固能较好地增大桩抵抗变形的能力。得出主要结论如下: (1)在Ⅳ级围岩中，深埋小净距三车道隧道埋深为32.1m时，当地层倾角α=0°时，地表水平变形规律近似呈反对称分布;随着地层倾角不断增大，各桩基近似发生均匀沉降，最大沉降差均未超过2mm。拟合出桩Z3和Z4桩项水平及沉降位移与地层倾角α呈一阶指数关系，并结合规范得到地层倾角最大容许值约为55度。 (2)在Ⅳ级围岩中，浅埋小净距三车道隧道埋深为185m时，当地层倾角α=0°时，地表沉降变形近似呈“W”型，沉降槽宽度为2×25m，与Peck公式计算结果相近，地表水平变形规律同样呈反对称分布。随着α不断增大，土体向左移动的范围逐渐增大，中夹岩轴线左侧地表最大沉降值皆位于左隧道1B(B为隧道跨度)范围内，各桩沉降均匀且沉降量有增大趋势，差异沉降均未超过5mm;最后拟合出桩Z2和Z3桩端水平及沉降位移与地层倾角α呈一阶指数关系，结合规范得到地层倾角最大容许值约为43度。 (3)通过极差值R得到四种因素对桩基水平位移影响顺序为:围岩级别＞桩径＞桩长＞承台荷载;对桩竖直位移影响顺序为:围岩级别＞承台荷载＞桩径＞桩长;对桩轴力影响顺序为:围岩级别＞桩径＞承台荷载＞桩长;各影响因素对桩身最大弯矩呈二次抛物关系，围岩级别与桩身最大剪力呈线性关系。 (4)结合实际工程，建立数值计算模型，得到小净距隧道采用CRD法施工对上部建筑桩基产生水平及竖直位移均较小;上部结构水平位移沿建筑高度方向逐渐增大，类似于物理上的“鞭梢效应”现象。隧道开挖后，近隧道侧桩基水平位移向左，远隧道侧桩基水平位移向右，最大位移值均位于桩身中下侧。现场实测数据与数值模拟结果变化规律大致相同，也证实了数值模拟的可行性和监测必要性。 |
| 作者： | 彭涛 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张学富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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