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《山东科技大学》 2007年
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隧道近接施工引起邻近既有桩基的内力和变形研究

潘军刚  
【摘要】: 在城市中进行隧道开挖会对已有建筑物、地下管线等产生不良影响。当隧道近接或穿越建筑物桩基而向前推进时,引起的地层移动会对邻近桩基施加轴向力或侧向力,会降低桩基承载力,增加桩基的不均匀沉降,进而影响到上部结构的正常使用。因此,研究隧道开挖对邻近桩基的影响显得尤为重要。 本文利用有限差分程序,建立了三维模型,验证了一个实例(Chen1999),然后在实例模型和参数的基础上,研究了盾构隧道近接施工所引起单桩和群桩的内力和变形响应,所取得的成果对工程实际具有一定的参考价值和指导意义。研究内容如下: 1.研究了隧道开挖对邻近既有单桩的影响,考虑的影响因素有:桩顶荷载、地层分布、隧道纵坡、双孔隧道、桩体弹性模量、桩径等。研究表明: ①随着桩顶荷载的增大,桩身轴力和竖向沉降逐渐增大,桩身弯矩和水平位移变化不大。 ②隧道3倍洞径范围内的土层强度对桩的内力和变形影响较大。当隧道开挖可能对邻近桩体产生不利影响时,可以提前加固此部分土层(如注浆加固、锚杆支护等)来改善桩的受力性能,从而保证桩及上部结构的安全。 ③有纵坡隧道开挖比无纵坡隧道开挖所引起的桩身沉降要小的多。 ④双孔隧道开挖对邻近桩的竖向承载力和竖向沉降相当不利,而对桩的水平变形和弯矩比较有利。 ⑤当桩体弹性模量或桩径增大时,桩身轴力和弯矩随之增大,桩身抵抗侧向变形的能力会相应增加,桩项与桩端的差异沉降减小。 2.分析了隧道开挖对邻近既有群桩的影响,考虑了桩长、桩与隧道间的水平距离、高低承台等因素变化时桩及桩间土不同响应。研究表明: ①当承台上部荷载一定时,随着桩长的增加,桩身轴力、水平位移和弯矩逐渐增大,桩身沉降和桩间土竖向应力逐渐减小。 ②随着桩与隧道之间距离的增大,桩身轴力、弯矩、水平位移、竖向沉降和桩间土竖向应力等均有不同程度减小。 ③在桩身轴力和竖向沉降方面,高承台桩大于低承台桩;在水平位移和竖向沉降的变化规律方面,高承台桩与低承台桩基本相同。 ④由于受前排桩“遮拦作用”的影响,后排桩受隧道开挖影响较小,但后排桩的轴力明显大于前排桩的轴力。 3.总结分析了隧道近接既有桩基施工时几种常见的保护措施,并以隔断墙为例,通过尺寸研究得出了最为经济合理的桩基保护方案。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU473.1;U451

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