隧道近接施工引起鄰近既有樁基的內(nèi)力和變形研究.pdf

1、本文利用有限差分程序，建立了三維模型，驗(yàn)證了一個(gè)實(shí)例（Chen），并在實(shí)例參數(shù)和模型的基礎(chǔ)上，考慮了多種因素，研究了隧道近接施工所引起的單樁和群樁的內(nèi)力和變形響應(yīng)。在單樁方面，主要分析了樁頂豎向荷載、地層分布、雙孔隧道、隧道縱坡等因素變化時(shí)樁的不同響應(yīng)；同時(shí)還分析了地層損失、樁長、樁徑、樁與隧道水平距離等參數(shù)變化時(shí)樁身內(nèi)力和變形的不同。在群樁方面，考慮了樁長、樁與隧道水平距離、承臺(tái)（高、低承臺(tái)）等因素變化時(shí)樁及樁間土的響應(yīng)。最后，結(jié)合隧

2、道開挖對周圍土體的擾動(dòng)范圍及分區(qū)，總結(jié)了保護(hù)隧道周圍樁基的積極措施，并模擬分析了隔斷墻的加固效果，通過變換尺寸參數(shù)，找到了一種比較經(jīng)濟(jì)合理的樁基保護(hù)措施，對工程實(shí)際具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。
　　通過本文研究，在單樁方面得出的主要結(jié)論有：
　?。?）樁頂荷載增大時(shí)，樁身軸力和豎向沉降有明顯增大。因此，當(dāng)隧道近接較大豎向荷載的樁基時(shí)應(yīng)該格外注意，有必要對樁采取一定的保護(hù)措施，以免引起過大的附加軸力和附加沉降。
　　（

3、2）隧道周圍3倍洞徑范圍內(nèi)，土層的強(qiáng)度對樁的內(nèi)力和變形影響較大。因?yàn)樗淼缹浫跬翆拥臄_動(dòng)程度比對硬質(zhì)土層的擾動(dòng)程度大得多，這種擾動(dòng)不僅表現(xiàn)為地層水平位移的增加，還有豎向位移的增加，水平位移的增加主要導(dǎo)致樁身彎矩和水平位移增大，豎向位移的增加主要導(dǎo)致樁身軸力和豎向沉降增大。因此，當(dāng)隧道開挖可能對鄰近樁體產(chǎn)生不利影響時(shí)，可以提前加固隧道附近土體（如注漿加固、錨桿支護(hù)等）以改善樁的受力性能，從而保證樁及上部結(jié)構(gòu)的安全。
　　（3）當(dāng)隧道

4、縱坡變化時(shí)，樁身豎向沉降變化幅度較大，樁身軸力、彎矩、水平位移也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，但變化幅度不明顯。在數(shù)值計(jì)算中，如果將縱坡簡化為水平，會(huì)與實(shí)際有較大出入，因?yàn)橛锌v坡隧道比無縱坡隧道所引起的樁身沉降要小的多。
　?。?）雙孔隧道開挖對鄰近樁的豎向承載力和豎向沉降相當(dāng)不利，而對樁的水平變形和彎矩比較有利。當(dāng)雙孔隧道中間存在樁基時(shí)，應(yīng)采取一定措施，加強(qiáng)對樁基的觀測，嚴(yán)格控制樁的沉降，減小樁的附加軸力，確保盾構(gòu)從既有樁基附近安全通過。<

5、br>　?。?）樁體參數(shù)不同，受隧道開挖影響不同。樁體越長，樁身豎向沉降越小，樁身彎矩和水平位移越大；隨著樁體彈性模量或樁徑的增大，樁身軸力和彎矩逐漸增大，樁身水平位移和豎向沉降逐漸減小。
　?。?）隨著樁與隧道水平距離的增加，樁的軸力、彎矩、水平位移、豎向沉降均有不同程度減小。因?yàn)樗淼篱_挖所引起的地層移動(dòng)有如下規(guī)律：土層距隧道越遠(yuǎn)，土體擾動(dòng)越?。痪嗨淼涝浇?，土體擾動(dòng)程度越大。
　　在群樁方面得出的主要結(jié)論如下：
　　

6、（1）隨樁長增加，樁身軸力逐漸增大。其原因?yàn)椋寒?dāng)樁較短時(shí)，樁土荷載分擔(dān)比較小，由樁間土承擔(dān)大部分荷載，而樁頂分擔(dān)的荷載相對較小，故樁身軸力較小；當(dāng)樁較長時(shí)，樁土荷載分擔(dān)比較大，故樁身軸力較大。
　?。?）隨樁長增加，樁身彎矩逐漸增大，且在樁與承臺(tái)的交接部位存在一定彎矩。
　?。?）隨樁長增加，樁身水平位移逐漸增大，樁身沉降逐漸減小，樁間土的豎向應(yīng)力逐漸減小，復(fù)合地基的作用越來越小。
　　（4）隨著樁與隧道水平距離的增大

7、，樁身軸力、彎矩、水平位移、豎向沉降以及樁間土的豎向應(yīng)力等均有不同程度的減小。
　?。?）在軸力和豎向沉降方面，高承臺(tái)樁明顯大于低承臺(tái)樁。高承臺(tái)樁與低承臺(tái)樁的彎矩及水平位移分布規(guī)律相似。
　?。?）對于樁的彎矩、水平位移和豎向沉降，在分布形式上，后排樁與前排樁相似，在數(shù)值上，由于受前排樁“遮攔作用”的影響，導(dǎo)致后排樁明顯小于前排樁。后排樁的軸力大于前排樁的軸力。
　?。?）當(dāng)采用隔斷來保護(hù)隧道附近樁基時(shí)（隧道、樁及土體