新建隧道近接既有桥梁扩大基础施工的影响分区研究

摘要

随着我国交通的快速发展，各种隧道、桥梁、道路以及其他构筑物邻近修建，纵横交错。有些隧道不可避免地要在构筑物旁边或在下方紧邻穿过。隧道近接施工已经成为目前隧道工程领域重点关注的问题。 本文总结国内外研究成果，采用资料调研、理论分析和数值计算方法，探讨新建隧道近接既有桥梁扩大基础施工的影响。主要研究工作和成果如下： （1）总结归纳了前人研究成果，明确新建隧道近接桥梁扩大基础施工的影响因素，提出了“桥梁基础—隧道”相对尺度B/D的概念，建立分析力学模型。 （2）引入强度折减法，分别探究了基础受上覆桥梁荷载作用、单一洞室以及隧道近接桥梁扩大基础施工的力学机理和安全系数分布规律。指出了在不同地层参数以及相对尺度的情况下，近接施工安全系数变化的一般规律：随着隧道远离桥梁基础，在0°方向安全系数逐渐增大，隧道与桥梁之间的影响逐渐减小，到一定距离后安全系数逐渐趋于定值。在30°、60°和90°方向随着距离的增加，安全系数呈先增大后减小的变化趋势，最后演变成隧道本身的失稳问题。 （3）通过对基础宽度分别为0.9d、0.6d和0.3d时的整体安全系数及其相对于单洞安全系数降低幅度的分析，可以得出各方向上随着R/D的增加安全系数降低幅度越来越小，最终整体安全系数等于单洞开挖的安全系数，降低的幅度也趋于0。并指出各方向上相对尺度B/D越大，新建隧道近接桥梁施工受到的影响就越大。 （4）确定了新建隧道近接桥梁扩大基础施工的影响分区准则，并基于安全系数等值线场分布特征对不同地层参数、不同基础宽度下的近接施工进行分区，并指出基础与隧道相对尺度B/D越大，影响区越大，且竖直方向上的影响大于水平方向的影响。并且安全系数为1的等值线都呈现出抛物线的分布规律，都可以采用y=a x2+b的二次多项式来表达。 （5）求得了地层一条件下有无影响区分界线的通用表达式：y=f（B/??，x）= [-0.0553（B/??）-0.0988]x2+19.152（B/??）-2.441 作出了地层一条件下新建隧道近接桥梁扩大基础施工的通用分区图，在实际工程中就可以简单地通过隧道拱顶坐标（x0，y0）来判断隧道处于影响区还是无影响区。

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