隧道施工引起地层位移对桥梁桩基的影响分析

隧道施工引起地层位移对桥梁桩基的影响分析

吴钦润

广东华隧建设集团股份有限公司 510630

摘要：伴随着社会经济的不断发展，地铁建设规模和数量逐渐拓展和增加，不过地铁施工作业的开展对于周围地层有着直接的影响，长时间下来的话，将会使得近接桥桩产生大面积沉降或者是差异性沉降现象，进而对桥梁质量产生干扰，无法将桥梁自身优势有效体现出来，甚至还为后期运行埋下了严峻的安全隐患。基于此，在新建隧道施工作业开展期间，采取何种方式保障既有结构以及施工安全程度是目前面临的一项难点。本文主要论述了隧道施工引起地层位移对桥梁桩基的影响情况。

关键词：隧道施工；地层位移；桥梁桩基；产生的影响

在隧道施工作业开展期间，地层应力状态发生了改变，与之相关的地层也呈现出变形以及位移现象，进而对既有建筑物性能产生了不良影响，在变形达到相应程度以后，已有建筑物将无法正常应用和运行。从中看出，有效分析和评估临近建筑物影响性是隧道开挖期间面临的首要难点，现阶段，大多数人员加大了对地表沉降预测和土体沉降在周围建筑物基础不均匀沉降中产生影响的分析力度，尤其是针对于建筑物桩基来讲，结合各项桩体之间的运行原理探究桩基处于土体变形影响之下的响应，不过目前有关于施工期间桩控制和基变形以及应用注浆对地层加固方面研究少之又少。所以，本文结合工程案例论述了注浆前后地层和桩基变形的数值，结合结果了解到注浆加固在桩基变形控制期间产生的一系列影响，从而完善施工技术要点，为后期施工作业开展奠定坚实基础。

1. 已有建筑物桩基在开挖载荷

当前阶段，基于作用下变形机制在城市建设的背景下，桩基础因为有着较强的承载性能和抵御复杂荷载特殊性以及在各项地质条件下有着良好适应性等作用而发展为了建筑物中非常重要的基础形式。在开展隧道施工作业期间，将会直接穿过桩基，对于隧道和土体、桩基以及上部结构来讲，四者处于一项完善的整体内，具备相互作用的联系性。

其一，土体是极为关键的一项元素，通过相关分析来看，开挖隧道对桩基产生的影响是依照土体和桩基相互作用背景下形成的桩基承载能力受损现象，桩基础极限承载能力涉及到两方面，分别是桩基极限承载性能以及支撑桩基的地基土极承载性能。在施工作业开展期间，桩基在桥体沉降方面产生的影响性是极高的。从一方面进行分析，开挖隧道使周围土体密实度受到了影响，土体应力缩减，从一定程度上弱化了下部土地对上部土体以及构筑物桩基的承载性能。另外一方面进行分析，隧道开挖断面与桥桩之间距离非常近，一旦开挖隧道的话，将削弱隧道两边桥桩与土体的摩擦力，桥桩承载力受损严重，直接形成桩体水平位移以及竖直沉降现象。在这其中，地基土极限承载能力占据着较高的地位。开展进接桩基隧道工程施工作业期间，桩基承载能力受损的根本在于形成了桩侧负摩阻力。桩侧土层被影响以后产生了一定程度的沉降现象，沉降量超出了实际的桩沉降，换而言之，桩侧土体形成相对于桩向下的位移，产生沿着桩侧表面的负摩阻力，增加了桩基沉降出现概率，不过应当了解到的一方面是，并不是从土层深度中形成负摩阻力的，其和隧道位置、土层形式和桩底持力层刚性以及具体长度等都有着密切的联系性。在隧道影响范围之中，桩侧土和桩之间没有形成位移，基于此种深度中的桩侧为朝上部作用的摩阻力，正负摩阻力转变成中性点。对此，在综合性探究隧道施工对桩沉降影响的情况下，应以中性点以上负摩阻力形成的下拽荷载对桩影响加以探究。桩周围土地有着分层特征，可以将桩分成多个桩单元的形式，使用连续分布的弹簧将桩和桩侧土之间的作用表示出来，而桩端和桩端下面的土地作用也是采取弹簧形式表现出来。另外一方面，实施隧道施工作业期间，桩基两侧土体应力不具备均衡性，桩基存在着严重的偏移现象，甚至还会发生变形问题。

2. 注浆加固地层机制

所谓土层内的注浆，主要是指浆液处于土体内的多项运动形式，分别表现为充填、渗透、挤压以及破裂，借助多方面形式对土体进行加固操作，对于四种类型的形式来讲，并不是处于独立存在的现象，在浆液融合于土体以后，注浆效果良好。面对于不同土层来讲，所采取的注浆机制是不一样的。其一，在地层采取黏性土时，应用劈裂注浆形式，黏性土的空隙率处于较低的状态，固结水平极高，渗透效果不佳，在这一现状下子实施注浆操作的话所需的注浆压力非常大，浆液聚集到相应程度增加到某值以后才可以把浆液注入到土层内，土体产生劈裂，劈裂面产生于阻力最小应力面中。在注浆材料应用于地层以后，钻孔周围形成网状浆脉，根据浆脉挤压土地以及浆脉的骨架作用对土体进行加固，增强桩周和桩底土体密度以及稳定性，改善土体强度，降低开挖对土层扰动产生的不良影响，促使桩周摩阻力以及桩底阻力全面提升，产生良好的降低桩基沉降效果。

3. 工程案例

3.1案例介绍

工程区间隧道经过的地层包含了粉质黏土、粉土以及粉细砂等。拟建盾构区间隧道是双线形式，区间呈现出南北走向，左右线之间的间距表现为47.6m，隧道埋深是17.42m，将单孔框架式地道桥设置在该位置，梁桥处于中间，地道桥则是在两侧。

3.2计算模型

本次模型主要是应用岩土数值分析软件实施相关模拟操作作业，建模依照具体的勘测资料实施，在建立计算模型期间，主要是依照具体的勘测资料实施，依照以下几点规则建立计算模型。其一，桩体应用线弹性材料，保持土层体质的均匀性，土体是弹塑性材料。其二，计算模型依据数值分析的建模理论。其三，以位移边界条件为主，侧面限制水平位移，模型中表面取自由边界，桩和土之间使用命令对接触面加以定义，接触面中允许滑动或者是对接触面加以分离，在桩土分析期间，将桩土之间的作用利用两侧连续弹簧加以模拟。在地下工程开挖期间，应当做好初期分析工作，也就是说，有效模拟初始地应力场，通常来讲，将施工之前的状态定义成初始状态，处于该项状态中，土体的压缩变形和排桩等变形工作完成，土地和桩体之间处理良好的平衡性，在初始地应力与实际要求相一致的情况下，才可以进行下一阶段的开挖作业。而传递下来的荷载包含了地道桥面人行荷载体积铁路桥下机动车荷载等。在计算期间对来往列车动荷载的作用进行综合性探究，考虑到机动车荷载动荷载效应与梁和轨道的自重，有效传到桩基顶部的载荷。

3.3竖向位移实际变化特点

地铁盾构隧道挖掘作业的实施使原有的平衡状态受损，盾构隧道上方和周围土体之间形成了一定的位移现象，与此同时，桥梁桩基在土体位移影响之下形成位移和变形现象，经过相关分析来看，处于自重平衡状态下的盾构掘进开挖时，当盾构与桩基相接近的情况下，周围土体以及桩形成的应力产生变化，这是因为开挖掘进力使原有稳定的应力场发生改变，盾构机经由桩基以后增加了桩顶沉降，并且地表处于良好的稳定状态。

4、结语：

从以上论述来看，在本篇文章中，主要对理论和数值以及工程具体应用现象展开了分析，在隧道近接桥桩施工期间，有效控制既有桥桩处于隧道开挖时的沉降，引进注浆加固地层技术，将其优势全面体现出来，产生良好效果。所以，在隧道施工作业开展过程中，需要落实地层注浆加固操作，确保工程质量，促使工程安全开展。

参考文献：

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