轨道桥梁基础施工对对山立交临近桥台、桥墩的安全影响

冯 进

（重庆交通大学土木建筑学院 重庆 重庆 400074）

轨道桥梁基础施工对对山立交临近桥台、桥墩的安全影响

冯 进

（重庆交通大学土木建筑学院 重庆 重庆 400074）

为评估轨道桥梁基础施工对对山立交临近桥台、桥墩的影响。结合重庆轨道交通环线某区间轨道桥梁施工，采用有限元数值模拟软件MIDAS—GTS建立了桥梁基础以及桥墩、桥台的三维实体模型，分析了轨道桥梁基础在加载力的作用下对山立交匝道桥台及桥墩的位移影响值。通过这些分析，对于施工过程中保护周边建筑与施工安全有一定的参考价值。

轨道桥梁；对山立交；桥台、桥墩；数值模拟；位移

随着我国城市建设的迅速发展，便利的交通方式起到了关键性的作用。而轨道交通凭着节能、快捷、高效、畅通、可靠等多方面的优势，已成为了城市公共交通的重要组成部分。在错综复杂的交通系统下，新建轨道交通的路线难免需穿越或影响已建或在建的轨道交通。

本文以某轨道施工为背景，通过其轨道桥梁基础施工对周边临近桥台、桥墩的数值模拟，分析在施工过程中对山立交临近桥台、桥墩的动态位移影响。

1.概述

1.1 工程概况

本研究对象为轨道交通环线某区间轨道桥设计。轨道桥梁基础施工区间起讫里程为 YDK24+631.067～YDK24+785.112，长 154.045m，其中该区间的一边与暗挖隧道相接，另一边与既有框架通道相接。

1.2 位置关系

该轨道桥梁基础基础施工区间YDK24+631.067～YDK24+785.112区段与对山立交D、E匝道道路中心线大致平行，轨道中心线夹于D、E匝道中间。

1.3 工程地质条件

该段地表水排泄条件较好，除在原沟心土层厚度较大位置有少量上层滞水外，其余范围地下水量极少。原始地貌为斜坡，经人工改造后，目前地面呈台阶状，线路位于龙王洞背斜东翼，走向与构造线走向大角度斜交，地质构造条件简单，沿线无断层通过，场地稳定。地表为第四系全新统人工填土，厚度约2～10m，

下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩，岩层倾角平缓，岩层产状115 ∠25，发育有两组构造裂隙（J1：270～3000∠54～770；J2：190 ～2200∠67～840），岩体较完整～完整；水文地质条件简单，地下水以基岩裂隙水为主。该段为高架桥段，采用桩基础，钢筋混凝土箱梁，下伏中等风化基岩强度高，是理想的地基。建议以下伏中等风化基岩作为基础持力层。

在拟建立交场的区域构造作用轻微，未发现断层、滑坡、软弱夹层、危岩和崩塌、地面塌陷等地表移动等不良地质现象，场地不良地质现象未发现。桥位区岩土结构简单，上覆填土、亚黏土，下伏基岩为砂质泥岩，无不良地质现象，土体稳定，场地稳定。

2 三维有限元模型的建立

根据重庆市勘测院提供的《重庆轨道交通环线工程地质详细勘察报告》以及既有拟建隧道设计资料，结合地形、隧道分布特点，建立三维实体模型，该模型尺寸为：100m×50m×40m。

计算模拟了轨道桩孔在较危险开挖过程对对山立交D、E匝道的桥台、桥墩影响。模型的边界条件通过限制模型四个侧面和底面法向的位移来实现，计算荷载包括地层和结构自重。

3 数值结果分析

3.1 桥墩及桥台位移分析

该段轨道桥梁基础施工、加载后，导致对山立交D、E匝道的桥台及桥墩发生一定位移，主要表现为桩孔开挖导致桥台、桥墩下沉，在桩孔侧面围岩压力的侧向推动下，其两侧桥台、桥墩水平移动（沿y方向），开挖后最大y方向位移值为0.696mm。为了更好地反映出桩孔在不同开挖载步时对对山立交动态影响，本分析结果在对山立交D匝道2#桥台、E匝道0#桥台及1#桥墩关键位置上取A、B、C三点。本段模型严格按照施工方提供的施工方案将施工步分为 7步，第一步为初始地应力场的计算，第二步模拟灌注桩施工，第三、四步模拟基础土体开挖，第五、六步模拟桩基、承台和挡土墙的施工，第七步模拟加载。在邻近轨道工程设施进行各种加、卸载活动会对轨道造成一定影响，由于重庆暂无地铁安全评价指标，本评估参照《城市桥梁隧道设计规范》等相关规范，确定地铁结构设施变形量评估控制指标为 15mm。

3.2 应力分析

在D匝道0#桥台后挡土墙的竖向（z方向）应力相对较大，轨道桩孔开挖后桥台、墩最大竖向（z方向）应力为-1.70MPa，远小于《城市桥梁设计规范》中C40 混凝土抗压强度标准值 26.8MPa；在匝道0#桥台基础转角处的水平（y方向）应力相对较大，轨道孔开挖后桥台、墩最大水平（y方向）应力为-0.37MPa，小于《城市桥梁设计规范》中混凝土抗压强度标准值。

3.3 围岩结果分析

（1）位移分析

在轨道桥梁基础施工、加载后最大竖向（z方向）位移为 7.67mm，最大水平（y方向）位移为-2.56mm。为了反映出围岩在桩孔不同的开挖载步的位移变化情况，本模型在围岩取A、B、C、D、E五个点进行分析。

（2）应力分析

轨道桩孔开挖使周围围岩受扰动，使围岩产生位移，在位移作用下必产生竖向和水平应力。最大竖向应力为0.58MPa，水平应力为0.25MPa

4 结论

根据以上数值模拟分析结果可知，D匝道1#桥墩顶部的水平位移相对较大，偏移0.7mm，可忽略不计；E匝道0#桥台基础竖向位移相对较大，上移0.61mm，可忽略不计。E匝道0#桥台后挡土墙边缘的竖向应力相对较大，应力值为-1.7MPa，小于混凝土抗拉强度标准值 2.39MPa；E匝道 0#桥台基础转角处水平应力相对较大，应力值为-0.37MPa，小于混凝土抗拉强度标准值2.39MPa。

通过模拟临近轨道桥梁基础施工对对山立交的安全影响，模拟得出的数据安全，在实际安全工作的施工条件下，对对山立交的影响将不大。建议挖孔桩净距小于2.5m时应间隔施工，待先开挖桩浇筑砼且强度达到设计要求后，再施工相邻桩；桩基开挖应避免扰动原有地质结构，必要时采取防护措施；桩基嵌岩深度范围内不得采取爆破施工；现场必须有排水的措施，严防地面雨水流入桩孔内，致使桩孔塌方；在施工时做好桩孔支撑，加强对D匝道0#、0#桥台背后挡土墙的位移监控。

［1］王伟，紧邻新建地铁深基坑的既有地铁结构安全性评估与监控[J]，铁道建筑技术，2012（2）：34-38.

［2］王卫东，徐中华.预估深基坑开挖对周边建筑物影响的简化分析方法[J]，岩土工程学报，2010,32（S1）：32-38.

［3］中华人民共和国铁道部.TB10621-2009高速铁路设计规范（试行）[S].北京：中国铁道出版社，2009.

［4］张楠，夏禾，郭薇薇.基于轮轨线性相互作用假定的车桥相互作用理论及应用[J]，铁道学报，2010,32（2）：66-71.

［5］夏禾，张楠.车辆与结构动力相互作用[M]，2版，北京：科学出版社，2005.

［6］SCHROEDER F C,POTTS D M,ADDENBROOKE T I.The influence of pile group loading on existing tunnels[J]Geotechnique,2004,54(6): 351一362.

［7］闫静雅，张子新，黄宏伟等.桩基础荷载对邻近已有隧道影响的有限元分析[J]，岩土力学，2008,29（9）：2508-2514.

TU714

B

1007-6344（2017）02-0250-01

冯进（1990—），男，汉族，籍贯：湖南益阳，单位：重庆交通大学土木建筑学院2014级硕士研究生，研究方向：道路与铁道工程。