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深基坑开挖对既有隧道竖向位移及桥梁桩基侧移的影响研究

官天培  
【摘要】:近年来,随着我国经济的飞速发展,城市市区内出现了越来越多的深基坑工程。这些基坑在开挖过程中,极有可能与既有的隧道结构和桥梁结构发生交叉和碰撞;在基坑开挖卸载作用下,下方既有隧道会产生竖向位移而邻近桥桩会产生侧向位移,严重影响其结构安全。本文以武九线综合管廊项目为依托,主要采用数值研究和现场实测的手段,研究基坑开挖对下方既有隧道竖向位移及邻近桥桩侧移的影响,开展的主要研究工作和取得的主要成果如下:(1)介绍了两种计算基坑开挖卸载后下方既有隧道竖向位移的弹性地基梁模型,并得到了理论计算公式,同时也陈述了隧道结构等效刚度的确定方法;阐述了采用影像源法计算基坑开挖卸载引起的邻近桥桩侧移的基本原理。(2)开展了基坑开挖对下方既有隧道竖向位移影响的数值研究,分析了基坑开挖过程中,隧道竖向位移及水平位移的变化趋势,探究了基坑开挖空间效应、隧道及支护结构刚度以及加固土对隧道竖向位移的影响,主要研究成果为:随着基坑开挖宽度或深度的增大,隧道竖向位移峰值呈线性增长;隧道纵向刚度折减系数小于0.1时,隧道竖向位移峰值对其敏感;采用土体加固控制隧道竖向位移时,加固土长度和厚度存在最优值。(3)开展了基坑开挖对邻近桥桩侧移影响的数值研究,分析基坑开挖卸载后,既有桥桩侧移曲线的变化规律,探究了支护结构、桩基自身特性以及桩基与基坑净距等因素对桥桩侧移的影响,主要研究成果为:地连墙插入比小于1.0时,桥桩侧移对其敏感;在进入地基持力层前,桥桩侧移随其长度的增大而增大;采用大直径桥桩,能减小其侧移峰值,但会使桩顶侧移增大;当桥桩与基坑净距大于1.5倍基坑开挖深度后,桩基侧移对其不敏感。(4)结合邻近既有隧道的深基坑工程,利用理论方法得到基坑开挖卸载后,隧道竖向位移曲线,并与数值结果作对比,验证数值模型的有效性;对基坑开挖宽度以及加固土长度进行参数分析,印证了两者对隧道竖向位移的影响规律。(5)结合邻近既有桥梁结构的深基坑工程,利用现场实测方法,对部分基坑内支撑轴力、地连墙侧移以及桥墩水平位移进行了现场实测,并将实测值与数值解作比对,验证数值模型的有效性;对地连墙插入比以及桥桩直径进行参数分析,印证了两者对桥桩侧移的影响规律。


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