详情

原文传递隧道近接施工引起邻近既有桩基的内力和变形研究

论文题名：	隧道近接施工引起邻近既有桩基的内力和变形研究
关键词：	隧道近接施工;邻近既有桩基;内力响应;变形响应;保护措施
摘要：	本文利用有限差分程序，建立了三维模型，验证了一个实例（Chen），并在实例参数和模型的基础上，考虑了多种因素，研究了隧道近接施工所引起的单桩和群桩的内力和变形响应。在单桩方面，主要分析了桩顶竖向荷载、地层分布、双孔隧道、隧道纵坡等因素变化时桩的不同响应；同时还分析了地层损失、桩长、桩径、桩与隧道水平距离等参数变化时桩身内力和变形的不同。在群桩方面，考虑了桩长、桩与隧道水平距离、承台（高、低承台）等因素变化时桩及桩间土的响应。最后，结合隧道开挖对周围土体的扰动范围及分区，总结了保护隧道周围桩基的积极措施，并模拟分析了隔断墙的加固效果，通过变换尺寸参数，找到了一种比较经济合理的桩基保护措施，对工程实际具有一定的参考价值和指导意义。　　通过本文研究，在单桩方面得出的主要结论有：　　（1）桩顶荷载增大时，桩身轴力和竖向沉降有明显增大。因此，当隧道近接较大竖向荷载的桩基时应该格外注意，有必要对桩采取一定的保护措施，以免引起过大的附加轴力和附加沉降。　　（2）隧道周围3倍洞径范围内，土层的强度对桩的内力和变形影响较大。因为隧道对软弱土层的扰动程度比对硬质土层的扰动程度大得多，这种扰动不仅表现为地层水平位移的增加，还有竖向位移的增加，水平位移的增加主要导致桩身弯矩和水平位移增大，竖向位移的增加主要导致桩身轴力和竖向沉降增大。因此，当隧道开挖可能对邻近桩体产生不利影响时，可以提前加固隧道附近土体（如注浆加固、锚杆支护等）以改善桩的受力性能，从而保证桩及上部结构的安全。　　（3）当隧道纵坡变化时，桩身竖向沉降变化幅度较大，桩身轴力、弯矩、水平位移也会发生相应的变化，但变化幅度不明显。在数值计算中，如果将纵坡简化为水平，会与实际有较大出入，因为有纵坡隧道比无纵坡隧道所引起的桩身沉降要小的多。　　（4）双孔隧道开挖对邻近桩的竖向承载力和竖向沉降相当不利，而对桩的水平变形和弯矩比较有利。当双孔隧道中间存在桩基时，应采取一定措施，加强对桩基的观测，严格控制桩的沉降，减小桩的附加轴力，确保盾构从既有桩基附近安全通过。　　（5）桩体参数不同，受隧道开挖影响不同。桩体越长，桩身竖向沉降越小，桩身弯矩和水平位移越大；随着桩体弹性模量或桩径的增大，桩身轴力和弯矩逐渐增大，桩身水平位移和竖向沉降逐渐减小。　　（6）随着桩与隧道水平距离的增加，桩的轴力、弯矩、水平位移、竖向沉降均有不同程度减小。因为隧道开挖所引起的地层移动有如下规律：土层距隧道越远，土体扰动越小；距隧道越近，土体扰动程度越大。　　在群桩方面得出的主要结论如下：　　（1）随桩长增加，桩身轴力逐渐增大。其原因为：当桩较短时，桩土荷载分担比较小，由桩间土承担大部分荷载，而桩顶分担的荷载相对较小，故桩身轴力较小；当桩较长时，桩土荷载分担比较大，故桩身轴力较大。　　（2）随桩长增加，桩身弯矩逐渐增大，且在桩与承台的交接部位存在一定弯矩。　　（3）随桩长增加，桩身水平位移逐渐增大，桩身沉降逐渐减小，桩间土的竖向应力逐渐减小，复合地基的作用越来越小。　　（4）随着桩与隧道水平距离的增大，桩身轴力、弯矩、水平位移、竖向沉降以及桩间土的竖向应力等均有不同程度的减小。　　（5）在轴力和竖向沉降方面，高承台桩明显大于低承台桩。高承台桩与低承台桩的弯矩及水平位移分布规律相似。　　（6）对于桩的弯矩、水平位移和竖向沉降，在分布形式上，后排桩与前排桩相似，在数值上，由于受前排桩“遮拦作用”的影响，导致后排桩明显小于前排桩。后排桩的轴力大于前排桩的轴力。　　（7）当采用隔断来保护隧道附近桩基时（隧道、桩及土体参数一定情况），按照w/d=13.3和h/H=1.4来设置隔断尺寸，是一种最为经济合理的桩基保护措施。
作者：	潘军刚
专业：	岩土工程
导师：	李大勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东科技大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文