地铁施工对邻近桥梁桩基影响研究

姬泽斌

摘要：近年来，社会进步迅速，我国的地铁工程建设发展也有了改善。随着我国城市规模扩大，为改善交通状况，以地铁为代表的轨道交通得到了空前发展。在城市中修建地铁，会不可避免地邻近或穿越既有桥梁，地下施工造成开挖面土方临空卸载，周边地层原有应力状态失去平衡，桥梁基础周边约束地层产生变形，对桥梁基础承载造成不利影响。

关键词：地铁施工;邻近桥梁;桩基影响研究

引言

地铁作为缓解城市交通拥堵、便利出行的重要交通工具，在中国得到了快速发展.然而，地铁发展给人们带来便利的同时，列车运行产生的振动亦会对城市既有建筑物产生不利影响。因此，研究地铁列车运行引发的环境振动对临近既有建筑物的影响具有重要实践意义.综上所述，地铁列车运行振动对既有临近建筑物的影响，涉及到列车、轨道、地铁隧道、地基和既有建筑结构多个部分和诸多因素.由于计算硬件和理论限制，已有研究大多进行部分简化处理，少见关于地铁列车运行振动对临近桥梁影响的相关研究。

1隔离桩的加固效果分析

为了验证工程中隔离桩的加固效果，将左右桩基在有隔离桩和无隔离桩下的桩基位移进行对比分析。桩基的位移值是评判桩基安全与否的常用标准，主要包括沿桩基上部桥梁方向（称之为顺桥向，方向以向右为正）、沿垂直桥梁方向（称之为横桥向，以向隧道掘进方向为正）和沿桩基垂直方向（称之为垂直向，方向以向上为正）。为有、无隔离桩时各工况下桩基顶部顺桥向位移图。由图可知，对于左侧桩基，发生向右侧的倾斜，在未设隔离桩时最大顺桥向位移为1.71mm，在设隔离桩后最大顺桥向位移为0.63mm，设隔离桩之后位移减小了63.2%。对于右侧桩基，发生向左侧的倾斜，在未设隔离桩时最大顺桥向位移为1.82mm，在设隔离桩后最大顺桥向位移为0.68mm，设隔离桩之后位移减小了62.6%。综上可知，相比于不采取加固措施，采取隔离桩加固措施以后，可以使得最大顺桥向位移减小62%以上。对于左侧桩基，发生沿隧道掘进方向的倾斜，在未设隔离桩时最大横桥向位移为0.54mm，在设隔离桩后最大横桥向位移为0.52mm，设隔离桩之后位移减小了4.0%。对于右侧桩基，发生沿隧道掘进相反方向的倾斜，在未设隔离桩时最大横桥向位移为0.56mm，在设隔离桩后最大横桥向位移为0.53mm，设隔离桩之后位移减小了5.3%，且左右桩基在有、无隔离桩时位移变化曲线比较接近。综上可知，相比于不采取加固措施，采取隔离桩加固措施以后，对桩基的横桥向位移影响可以忽略不计。

2优化措施分析

2.1邻近桥梁地铁施工措施

暗挖横通道在拱顶初支外2.0m、初支内0.5m，加固邻近建筑物侧土体，横通道与桩基之间、桩底2m，桩基前后5m范围内土体进行深孔注浆加固，横通道采用台阶法施工，在上台阶核心土范围外的掌子面设置止浆墙，厚300mm，采用C25喷射混凝土，设置双层钢筋网，根据地层条件进行实验确定注浆压力，保证深孔注浆效果。西侧换乘通道CRD法施工，采用深孔注浆超前加固结构周边2m范围土体，纵向加固范围为换乘通道全长。开挖过程中掌子面遇到砂层及时进行注浆加固，及时进行初支背后注浆，严格控制注浆压力，必要时进行多次注浆，施工过程中加强管线及桥桩监测和巡视，根据监测结果调整施工参数。区间盾构隧道，从洞内径向注浆加固隧道邻近桥桩一侧土体，同时对邻近桥桩一侧采用ϕ150mm内外双排复合锚杆桩进行注浆加固。

2.2地铁邻近桥梁桩基施工数值分析

在实际工程应用中，很多情况下地下工程无法进行原位试验，数值模拟方法能近似得到一些工程变化规律。采用有限元软件MidasGTSNX按实际施工工序模拟。仅对TZ0～TZ3轴进行代表性分析，桥面相对地层刚度较大，为提高计算速度和计算精度，将桥面重力换算到相应桥墩顶面，梁单元模拟桥梁桩基，不考虑地下水影响及施工和运营荷载，仅考虑材料自重。见图1。桩身沉降桩顶最大，沿桩身到桩底逐渐减小，桩顶与桩底竖向位移相差不大。桩身应力表现为压应力，施工前，每根桩的桩身应力基本上沿桩身均匀分布，群桩之间应力分布相差不大，符合施工前群樁承载均衡状态。随着邻近地铁车站施工，引发地层竖直和水平位移，隧道水平轴上方竖直位移方向向下，受开挖卸载影响，水平轴下方土体竖直位移方向向上，致使桩基有隆起趋势。受扰动后土体内摩擦角滑裂面位置逐渐向桩底变化，桩基周边地层发生沉降变形，不考虑地下水向施工区域渗流的影响，随着与地下施工距离增大，地层沉降变形减小，邻近桩基础与周边地层之间产生负摩擦力或者地层松弛丧失摩阻力。

2.3人工沉降监测

在采用自动化实时监测的同时，采用人工沉降监测进行复核。人工沉降监测点布设在运营高速铁路桥墩左、右、前、后四个侧面距离地面30cm处，左右两侧的人工测点布设在静力水准仪传感器正下方，共20个沉降监测点。根据规范要求，在施工影响范围外的稳定位置处布置了4个沉降监测基准点，测量过程中保证基准点的稳定、可靠，且定期进行稳定性复核。本项目人工沉降监测执行二等水准测量技术要求，使用处于检定有效期内的天宝DiNi03电子水准仪，配合铟瓦条码尺进行数据采集。人工测量作业严格按照相关规范要求执行。人工沉降监测频率1次/d，当盾构机施工推进至高速铁路红线范围内时增加人工沉降监测频率至2次/d（上午、下午各测量一次），每次测量任务完成后须对测量数据进行检核，若不满足精度要求则须重测。项目监测工作自下穿施工前2周进场开始，整个监测过程以自动化实时变形监测为主，同时定期通过人工水准测量方式进行检核，这种组合方式可以有效把控监测数据准确性和变化规律，为下穿工程施工提供及时的技术指导，为保障高速铁路安全运营提供技术支撑。

结语

左侧桩基在设隔离桩前后最大垂直向位移分别为1.27mm和0.49mm;右侧桩基在设隔离桩前后最大垂直向位移分别为1.16mm和0.41mm。相比于不采取加固措施，采取隔离桩加固措施以后，可以使得最大垂直向位移减小61%以上。采取隔离桩之后，桩基的各向位移均小于1mm，满足《高速铁路设计规范》的位移要求，说明工程采用的隔离桩加固措施是有效的，能将桩基的变形控制在规范值范围内。

参考文献

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