盾構隧道下穿橋梁引起樁基變位的數值分析

劉 燦

（威寧縣厚原建筑工程有限公司，貴州 威寧 553100）

當盾構穿過橋梁樁基時，地表應力就會發生變化，進而導致地表的土體松動，使地表發生沉降。與此同時，隧道的施工使周圍的土體水平位移進而導致樁基發生傾斜，更加的向隧道彎曲，嚴重的影響樁身的強度、硬度等性質。在一些土地比較濕軟、環境比較潮濕的地區影響更為顯著，為了更好的改善這個問題，本文就對其進行了數值分析與探究。

1 工程概況

該工程選用某一城市的地鐵雙線盾構隧道下穿上層的立交橋作為工程的基礎對其進行分析探究。該雙線盾構隧道上表層的土厚為19m，隧道的凈距離為5.0m。該市沿海，環境潮濕，土質松軟，力學性能也比較差。在這樣的土質下盾構隧道下穿橋梁樁基對于橋梁被破壞的風險是非常大的。

2 盾構隧道下穿橋梁樁基的變位分析

2.1 建模原則

在進行建模的時候一定要非常的注重建模的原則，主要有以下六條原則。第一本次工程建模主要是根據地區土質的巖土體進行選擇理想彈塑性本構模型和摩爾-庫倫強度原則。第二就是要對巖層的厚度及力學參數等進行測量勘探，并且對其中的參數數進行有效的選取。第三是要保證地下深埋距離為兩米，并且取靜水壓力。第四要將承臺與系梁及橋面等效成一定的單元，也要保證其一定的剛度與強度。第五要在隧道周圍進行注漿等的加固的地方采取相應的實體單元，并且對材料采用特定的模型。第六要注意位移邊界對水平方向的移動的約束，模型底部的邊界控制水平移動與垂直移動，被稱為固定邊界。

2.2 計算參數的確定

地面參數主要包括：土層參數、樁界面參數及結構單元和實體單元參數。工程所在的地區土質受海洋河流的影響更加的松軟，并且包含的土層數比較多，土質比較復雜，需要對土質的一些物理力學參數進行測定，并基于結果進行計算。樁界面參數是利用Pile 單元進行測定的，具有參數情況如表1。結構單元主要是包括shell 單元、beam 單元等對承臺及橋梁對承臺樁基的作用，詳細的參數如表2 所示。

表1 樁土界面參數

3 數值試驗結果分析

3.1 對地表沉降的分析

隧道的施工會引起周圍的土質發生松動，地層也會發生流失，逐漸延伸到地表就會造成地表發生沉降。施工中發現，在沒有進行注漿加固的時候，兩隧道之間的中心現線的位置是最容易發生地表沉降，而且發現不注漿、局部注漿及全注漿對地表沉降的影響是依次降低的，因此在減少盾構隧道對下穿橋梁對樁基變位的影響方面，應該對樁基進行全注漿。而在有樁基和承臺的位置，由于其對地表變形有一定的限制，地表沉降的比沒有承臺的地方發生的要小，說明承臺對于地表沉降有一定的限制作用。

表2 結構單元和實體單元參數

3.2 對樁身變形的分析

盾構隧道在進行開挖的時候對周圍的隧道洞口的變形有一定的收斂，同時樁身也會發生不斷的傾斜并且有彎曲的趨勢，進而發生變形，不僅如此在樁身的上部也有著很大的荷載作用，這也會很大程度的對樁身的變形產生一定的影響。隧道施工對于樁身的撓曲的影響主要體現在最大水平位移發生的部位。在不注漿、半注漿及全注漿三種情況下，樁身的水平位移發生了很明顯的降低，其中全注漿加固的時候對于樁身水平位移的降低是最為明顯的，這主要是因為在對其進行注漿加固的時候增強了樁身的剛度與強度。

4 結語

首先在對于防護的實際雖然全注漿加固更加的牢固，并且對地表的保護及樁身結構和力學性能的維持有著非常強的保護，并且能夠提高樁基的剛度與強度。但是從經濟方面的核算來說工程造價更大，并且性比價也比較低。所以在工程的實際應用中采用更多的是局部注漿加固的方式更加的合適。其次就是對樁基和承臺的建造，因為他們在一定程度上能夠很好的支撐地表，減少地表沉降的發生，保證隧道的安全性。