盾構(gòu)穿越高架對(duì)其樁基變形和內(nèi)力影響分析

1、盾構(gòu)穿越高架對(duì)其樁基變形和內(nèi)力影響分析摘要:盾構(gòu)法已經(jīng)成為城市地鐵區(qū)間隧道施工的一種重要方法,在盾構(gòu)法隧道施工過程中,經(jīng)常要從地上和地下重要建筑物附近穿越。某盾構(gòu)隧道需要近間隔 從已有高架橋樁基下穿過,通過適當(dāng)簡(jiǎn)化,采用平面連續(xù)介質(zhì)有限元,模擬雙洞單線盾構(gòu)隧道施工的整個(gè)過程,考慮不同階段土體的應(yīng)力釋放率,分析盾構(gòu)隧道施工對(duì)樁基變形和內(nèi)力的影響。關(guān)鍵詞:盾構(gòu)法;高架樁基;應(yīng)力釋放;變形;內(nèi)力1引言隨著城市軌道交通建立的開展,大量的地鐵區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工,盾構(gòu)法隧道的施工工藝和施工技術(shù)也在不斷開展和成熟。由于城市經(jīng)濟(jì)建立的開展,地鐵區(qū)間隧道沿線一般為城市經(jīng)濟(jì)較為興旺的地區(qū)。盾構(gòu)隧道施工過程中,

2、不可防止的要從許多重要的地上和地下建筑物附近穿過。文獻(xiàn)1采用邊界單元法模擬分析了掘進(jìn)施工過程中盾構(gòu)對(duì)已建建筑的影響,同時(shí)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)展了討論。文獻(xiàn)23分析了盾構(gòu)近間隔 施工對(duì)已運(yùn)營(yíng)隧道的擾動(dòng)影響。本文分析盾構(gòu)隧道推進(jìn)過程中,從已有高架橋下樁基之間穿過,盾構(gòu)施工對(duì)樁基程度位移和內(nèi)力的影響,從而對(duì)工程的可行性和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)展判斷。2工程概況某城市地鐵區(qū)間隧道局部區(qū)間段需要從已有高架橋下穿越。由于盾構(gòu)隧道需要近間隔 從橋下樁基之間穿過,因此需要完好分析上、下行線盾構(gòu)推進(jìn)過程中對(duì)高架橋樁基的影響。由于樁基構(gòu)造對(duì)程度變形較為敏感,主要分析盾構(gòu)推進(jìn)時(shí),土體的應(yīng)力釋放對(duì)樁基程度變形和內(nèi)力的影響。盾構(gòu)與樁基的剖面相

3、對(duì)位置如圖1所示,盾構(gòu)主要是從5-1層粘土和5-2層粉質(zhì)粘土中穿越,盾構(gòu)外徑為6,管片厚度為30。高架樁基為22.5長(zhǎng),直徑為1.2的鉆孔灌注樁。3計(jì)算過程分析3.1計(jì)算簡(jiǎn)化對(duì)于盾構(gòu)隧道和高架橋,由于相對(duì)于其平面尺寸,縱向較長(zhǎng),因此可以忽略其縱向變形,簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問題進(jìn)展分析,取單位長(zhǎng)度進(jìn)展計(jì)算。對(duì)橋梁承臺(tái)和樁基,沿縱向不是一個(gè)連續(xù)構(gòu)造,而是每隔2530左右布置橋梁承臺(tái)樁基。因此按平面應(yīng)變問題取每延米分析的時(shí)候,根據(jù)側(cè)向抗彎剛度相似,截面長(zhǎng)度按下式進(jìn)展計(jì)算:公式中,E為混凝土彈性模量,b為樁截面垂直盾構(gòu)中心線方向的寬度,h為樁截面另一個(gè)方向長(zhǎng)度,n為平行盾構(gòu)中心線方向的樁數(shù),h為平面應(yīng)變計(jì)算

4、樁截面長(zhǎng)度,s為承臺(tái)中心距。3.2計(jì)算模型計(jì)算模型中將樁基簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧M(jìn)展模擬,土體和樁基上部承臺(tái)構(gòu)造采用平面應(yīng)變單元進(jìn)展模擬,隧道襯砌采用梁?jiǎn)卧M,梁?jiǎn)卧蛯?shí)體單元之間自由度的協(xié)調(diào)性通過程序提供的自由度間的耦合功能實(shí)現(xiàn)。土體采用Druker-Prager屈從準(zhǔn)那么,混凝土構(gòu)造視為彈性體。計(jì)算區(qū)域取至盾構(gòu)輪廓線外30,左右邊界設(shè)置程度約束,底部邊界設(shè)置垂直約束,上部為自由邊界。計(jì)算采用的土體物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示:根據(jù)一些單圓盾構(gòu)隧道工程的研究,考慮盾構(gòu)施工過程中整體狀態(tài)控制較好,在計(jì)算中考慮管片脫離盾尾,同步注漿完全填充管片和土體的空隙前,土體的應(yīng)力釋放率控制在小于15%,之后土體應(yīng)力完全

5、釋放。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.整個(gè)計(jì)算過程分為五步:地層施加初始應(yīng)力場(chǎng),土體側(cè)壓力系數(shù)取為0.6;單線盾構(gòu)推進(jìn),管片拼裝前土體應(yīng)力釋放率15%;單線盾構(gòu)推進(jìn),管片拼裝后土體應(yīng)力釋放100%;第二條盾構(gòu)線推進(jìn),管片拼裝前土體應(yīng)力釋放率15%;第二條盾構(gòu)線推進(jìn),管片拼裝后土體應(yīng)力釋放100%。整個(gè)計(jì)算模型如圖2所示。4計(jì)算結(jié)果分析4.1左側(cè)樁基程度位移計(jì)算得到左側(cè)樁基在盾構(gòu)推進(jìn)過程中的變形形狀如圖3所示,隨著上、下線盾構(gòu)隧道的施工,樁的程度位移逐漸增大。在整個(gè)盾構(gòu)隧道施工過程中,引起的樁基程度位移在-0.162.48(向盾構(gòu)開挖側(cè)位移為正)之間。圖4為盾構(gòu)隧道施工過程中,左側(cè)樁基樁身彎矩變化圖,從圖

6、中可以看出,樁身彎矩隨整體施工過程變化,最大彎矩增量為80,出如今第二條盾構(gòu)隧道施工過程中,為計(jì)算模擬的第四階段。4.2右側(cè)樁基程度位移計(jì)算得到右側(cè)樁基在盾構(gòu)推進(jìn)過程中的變形如圖5所示,隨著上、下行線盾構(gòu)隧道的施工,樁基程度逐漸增大,施工引起的樁基程度位移在0.102.55之間。在施工過程中,右側(cè)樁基樁身彎矩變化如圖6所示,樁身最大彎矩增量為102,發(fā)生在第二條盾構(gòu)隧道施工完畢后,即數(shù)值模擬的第五階段。4.3中間樁基程度位移計(jì)算得到中間樁基在盾構(gòu)推進(jìn)過程中的變形如圖7所示,盾構(gòu)施工引起的樁基程度位移在-1.780.30之間。從圖7中可知,在單線盾構(gòu)隧道推進(jìn)過程中,中間樁基程度位移逐漸增大,最大

7、到達(dá)1.78;而隨著第二條盾構(gòu)隧道的推進(jìn),隨著中間樁另一側(cè)土體的應(yīng)力釋放,使得樁向相反的方向運(yùn)動(dòng),樁的程度位移又逐漸減少。盾構(gòu)推進(jìn)過程中,中間樁身內(nèi)力變化如圖8所示,樁身最大彎矩增量到達(dá)153,出如今第一條盾構(gòu)隧道推進(jìn)過程中的第三計(jì)算階段。對(duì)于中間樁基而言,由于左、右兩側(cè)盾構(gòu)施工過程中,土體應(yīng)力釋放對(duì)其影響互相抵消,因此最終當(dāng)兩條盾構(gòu)隧道施工完畢后,樁身內(nèi)力變化較校5結(jié)論通過模擬上、下行單圓盾構(gòu)隧道的整個(gè)施工過程,分析盾構(gòu)從已有高架樁基之間穿過時(shí),樁基內(nèi)力和變形的變化過程,得到以下結(jié)論:1.盾構(gòu)推進(jìn)過程中,樁基的內(nèi)力和變形是受到整個(gè)施工過程影響的,左右兩側(cè)樁基與中間樁基受到的內(nèi)力和變形影響規(guī)律不一致。2.左、右兩側(cè)樁基隨盾構(gòu)施工過程位移不斷增大,最大位移和內(nèi)力均出如今第二條盾構(gòu)隧道的施工過程中;3.中間樁基的內(nèi)力和變形最大值出如今第一條盾構(gòu)隧道的施工過程中。相對(duì)于左、右兩側(cè)樁基,中間樁在盾構(gòu)隧道施工過程中產(chǎn)生的附加彎矩最大。但是由于兩條盾構(gòu)隧道位于中間樁基的兩側(cè),土體應(yīng)力釋放對(duì)其影響互相平衡抵消,當(dāng)上、下行線盾構(gòu)隧道施工完畢后,樁身內(nèi)力和位移變化較校參考文獻(xiàn):1寥少明,余炎,彭芳樂.盾構(gòu)近間隔 穿越相鄰隧道施工的數(shù)值解析J.巖土力學(xué),2022,25(增2):2232