地铁隧道开挖对原有桩基工作性状的影响研究

【摘要】： 城市地铁隧道开挖引起地层变形超过一定范围,将对邻近建筑物桩基础产生较大影响,危及邻近建筑物的安全,故研究隧道施工对邻近桩基工作性状的影响,对确保邻近建筑物的安全尤为重要,是我国大规模发展城市地铁隧道必须解决的紧迫课题。由于国内对地铁隧道开挖引起原有桩基反应的研究很少,故该课题的研究越发显得迫切。 经与离心试验结果的对比分析,验证了三维有限元软件Plaxis 3D Tunnel模拟计算结果具有相当可靠性,进而利用该软件进行动态三维数值模型试验。研究了不同影响因素条件下,软土地区地铁隧道开挖对地表沉降及邻近单桩工作性状的影响规律;研究了地铁隧道开挖对侧向群桩工作性状的影响,并与同位置处单桩进行了对比分析;提出了减小或消除地铁隧道开挖对邻近桩基及建筑物影响的相关措施。主要研究成果如下: (1)当隧道开挖面在距桩轴线0.5倍隧道直径的范围内推进时,地表沉降及邻近单桩变形与内力变化最为剧烈。 (2)桩体位于隧道侧向且桩端超过隧道拱底深度时,隧道开挖在其侧向引起的影响区为距隧道外轮廓线1.5D的范围,且隧道外轮廓线与邻近桩基之间的最小安全距离为0.5倍隧道直径。 (3)隧道穿越上部桩基时,隧道开挖在其侧向引起的影响区为距隧道中心线1倍隧道直径的范围。 (4)桩体位于隧道拱顶正上方时,桩端与隧道拱顶间的最小安全距离为0.5倍隧道直径。 (5)地铁隧道开挖导致群桩中前排桩变形及内力均大于后排桩,且同排桩水平位移、弯矩和轴力沿桩身分布几乎重合。 (6)与同位置处单桩相比,群桩中各桩水平位移更大,而沉降则更小;前排桩最大弯矩与同位置单桩相差不大,而后排桩最大弯矩稍大于同位置单桩,前、后排桩最大轴力均大于同位置单桩。