大型深基坑施工對超近距橋墩影響的數(shù)值分析

彭建和

(1.安徽省·淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233002;2. 安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230088)

大型深基坑施工對超近距橋墩影響的數(shù)值分析

彭建和1,2

(1.安徽省·淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233002;2. 安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230088)

以某鄰近高架橋墩的新建大型深基坑工程為背景，采用FLAC3D進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過計(jì)算結(jié)果分析了大型深基坑工程施工對既有超近距高架橋墩結(jié)構(gòu)的影響，得出了不同距離橋墩水平及豎向變形規(guī)律，并提出了具體的建議措施。

高架橋墩；基坑；數(shù)值分析；結(jié)構(gòu)變形

0 引 言

大量的新建地下工程，時常出現(xiàn)在已有建構(gòu)筑物鄰近處開挖基坑的情況，基坑施工必然對鄰近建構(gòu)筑物產(chǎn)生不利影響，甚至造成損壞，影響已有建構(gòu)筑物的使用安全，為降低基坑工程施工過程中各質(zhì)量事故的發(fā)生概率，確保工程按期完工，在工程施工前開展基坑施工對周邊建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全影響評價是十分必要的。本文以某超近距高架橋墩的新建大型基坑工程為背景，采用FLAC3D進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過計(jì)算結(jié)果分析了基坑工程施工對已有高架橋墩結(jié)構(gòu)的影響。

1 工程概況

新建大型深基坑總長167.8m，地勢西高東低，道路坡度明顯，小里程側(cè)端頭井覆土厚度3.88m，底板埋深20.05m；大里程側(cè)端頭井覆土厚度3.2m，底板埋深17.47m，標(biāo)高約10.6m。本工程主體結(jié)構(gòu)采用明挖順筑法施工，1號出入口采用暗挖法施工，2、3號出入口采用明挖法施工。

鄰近橋墩主橋采用柱式墩，矩形斷面，主橋橋墩平面尺寸為1.7m×1.7m；大跨度橋墩2.0m×2.0m；橋臺采用U型臺。上部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)跨徑(不大于40m)采用大懸臂等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，單跨跨徑40m～50m時采用大懸臂變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。主橋標(biāo)準(zhǔn)寬25.5m，設(shè)置集散車道段

圖1 深基坑與高架橋墩位置關(guān)系平面圖

寬32.5m，兩側(cè)接匝道段寬43.5m，匝道寬8.5m。基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計(jì)，樁徑為1.5m和1.2m兩種。承臺厚度采用2.5m、2.0m。支座采用球型支座，支座預(yù)埋鋼板采用Q235C鋼板，伸縮縫采用80和120梳齒形橋梁伸縮縫。橋面鋪裝上層采用4cm厚SMA-13，中層采用5cm厚中粒式改性瀝青混凝土SBS(I-D) (AC-16C)，下層為8cm鋼筋混凝土，下層與中層之間設(shè)防水層。具體位置關(guān)系如圖1所示。

2 數(shù)值模擬

2.1 計(jì)算模型

計(jì)算模型如圖2所示。采用FLAC3D軟件進(jìn)行模擬，模型約有35×104個6面體單元，土體的左右側(cè)面設(shè)水平X向約束，前后面設(shè)水平Y(jié)向約束，底面設(shè)豎向約束，上表面自由。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)型式較為復(fù)雜，僅考慮重點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括鉆孔樁、各開挖分層內(nèi)橫向支撐等。圖3給出了新建深基坑FLAC3D支護(hù)模型，其中鉆孔樁以連續(xù)墻等效模擬，其他結(jié)構(gòu)形式采用FLAC3D中beam單元進(jìn)行處理，深基坑主體共4層支護(hù)，2、3號出入口分別計(jì)2、3層支護(hù)。

圖2 新建深基坑FLAC3D模型

圖3 新建深基坑支護(hù)模型

模擬開挖工序根據(jù)支護(hù)間距進(jìn)行，分5步開挖。土層計(jì)算參數(shù)詳見表1，基坑支護(hù)參數(shù)詳如表2所列。基坑支護(hù)參數(shù)如表2所列。

表1 新建深基坑地層參數(shù)

表2 深基坑支護(hù)參數(shù)

2.2 計(jì)算結(jié)果分析

圖4 基坑鄰近建筑物變形控點(diǎn)分布

本文主要對已有高架橋墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析基坑開挖導(dǎo)致橋墩結(jié)構(gòu)的變形。基坑附近高架橋橋墩變形控制點(diǎn)分布如圖4所示，高架橋橋墩控制點(diǎn)變形如圖5、圖6所示，具體每步開挖造成的變形值如表3所列。由圖5、圖6及表3知橋墩以水平變形為主，基坑開挖前3步，橋墩豎向變形以抬升為主，從第4步開始，豎向變形轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿两禐橹鳎偝两盗课⑷酰w現(xiàn)出橋墩可以具有較好的穩(wěn)定性。

表3 高架橋橋墩控制點(diǎn)變形 mm

3 結(jié) 論

本文通過FLAC3D模擬新建大型深基坑的開挖，分析其對既有超近距橋墩結(jié)構(gòu)安全的影響，得到以下結(jié)論：

(1)橋墩以水平變形為主。最大水平變形約為4mm水平，豎向變形不足0.4mm，未超出文[2]中規(guī)定的永久作用中基礎(chǔ)變位即橋墩差異沉降值為10mm的要求，施工時建議按文[3]相關(guān)要求對鄰近橋墩處基坑水平變形進(jìn)行嚴(yán)格檢測；

(2)基坑開挖前3步，橋墩豎向變形以抬升為主。體現(xiàn)地層強(qiáng)烈的回彈特性或南側(cè)作用于橫向支撐的擠壓作用，此外該變形性質(zhì)也與橋墩剛度密切相關(guān)，從第四步開始，豎向變形轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿两禐橹鳎偝两盗课⑷酰w現(xiàn)出橋墩可以具有較好的穩(wěn)定性。

[1] 孫書偉,林杭,任連偉.FLAC3D在巖土工程中的應(yīng)用[M].北京:中國水利水電出版社,2011.

[2] JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[3] JGJ 8-2007，建筑物變形測量規(guī)范[S]．

(責(zé)任編輯 陳化鋼)

Numerical simulation influence of large deep foundation pit adjacent excavation on viaduct pier

PENG Jian-he1,2

(1.Anhui and Huaihe River Hydraulic Resources Research Institute，Bengbu 233002,China;2.Anhui Construction Engineering Quality Supervision and Inspection Station, Hefei 230088, China)

Based on a deep foundation pit engineering close to viaduct pier, the influence of excavation on viaduct pier are stimulated by FLAC3D. Different distance cases between deep foundation and viaduct pier are discussed. The horizontal and vertical deformation law of viaduct pier are obtained. The numeric simulation results and analysis can be adopted for relevant projects.

viaduct pier; foundation pit; numerical analysis; deformation

2015-05-15；

2015-05-20

彭建和(1974-)，男，安徽太湖人，碩士，正高級工程師，主要從事建設(shè)工程的檢測、鑒定等。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.03.001

TU94

A

1671-6221(2015)03-0001-04