盾构隧道下穿高速铁路桥梁桩基群施工影响预测分析

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盾构隧道下穿高速铁路桥梁桩基群施工影响预测分析

作者：豆海涛 王贺敏

来源：《名城绘》2017年第05期

摘要：以盾构隧道穿越高速铁路桥梁桩基群工程为案例，利用MIDAS/GTS建立三维有限元模型，考虑有无隔离桩保护措施两种工况，预测并对比分析桥梁墩台的沉降。计算结果表明：盾构施工将引起桥梁墩台竖向、顺桥向及横桥向变形；设置隔离桩后，最大竖向位移和横桥向位移均大幅度减小，且梁端水平折角也相对减小；计算结果验证了隔离桩保护方案的有效性。研究成果为类似工程具有较好的指导意义。

关键词：盾构隧道；桥梁桩基群；隔离桩；数值分析；墩台沉降 1 引言

随着城市化进程的加快，国内各城市已规划建设“纵横线”与“环线”平面交叉的复杂地下轨道交通网，高速铁路和市域铁路等在城市内多设置高架桥梁以减少对城市的切割，因此不可避免导致城市轨道交通隧道穿越该类桥梁桩基群。

盾构隧道施工是一项多因素共同作用的综合工程，造成桥梁桩基群周边区域地层应力扰动，引起地层变形，该变形又会引发邻近桥梁桩基的沉降、侧向位移及附加应力等一系列反应[1]，基础受到的影响如通過墩柱、支座传递到上部桥跨结构，则将引发铁路线路变形，加剧轨道的不平顺，不仅加大了轮轨问的冲击力、加速轨道架构和基床的破坏，对铁路运营安全也将造成严重影响[2]。

对于盾构隧道穿越邻近桩基的影响分析，业内已进行了大量研究，成果具有一定的参考价值。郭院成等[3]基于郑州地铁1号线下穿郑州青少年宫工程，在考虑盾构机刀盘施工扰动、土仓压力、盾尾注浆作用等施工参数下，对盾构隧道动态施工中正上方桩基的承载性能进行了数值计算，结果显示：盾构施工过程中，桩基承载力受影响程度与其施工前承受的荷载有关，且盾构施工对桩基沉降和承载力损失较大的区域主要集中在刀盘距桩轴线+6～-12m之间。周济民[4]针对北京地铁16号线盾构区间隧道下穿万泉河高架桥桩基群工程案例，基于既有桥梁结构形式、周边环境以及现场作业空间等因素，分析了盾构下穿施工对桥梁桩基的影响规律，得出横断面方向的差异沉降量和倾斜量明显大于纵断面方向；当一个桩基位于隧道正上方，而另一个位于远离开挖隧道的位置时，差异沉降量值最大。佘才高，韩高孝[5]以南京地铁6号线下穿高速铁路桥梁为背景，对深埋地铁盾构隧道于岩层中近距离下穿高速铁路桥梁时的土仓压力、注浆压力等施工参数进行了研究，通过对现场施工参数及桥梁变形和地表变形的分析，验证了文中提到的所采用的施工参数的合理性。