隧道施工时既有桩隔离对托换桩基受力及变形影响研究

摘要

如今的中国，快速发展经济，不断推进城市化进程、扩建各类建筑物，让城市交通越来越拥挤。为了缓减交通压力，给居民提供一个更为便捷的出行，成为城市建设发展道路上的紧要任务。地铁建设是缓减城市交通压力的重要途径，而我国的地铁发展建设滞后于城市规划，在城市中修建地铁必然受到拥挤环境的限制，因此，隧道施工不可避免与原有建筑桩基冲突，为了保护原有建筑，需要对既有建筑桩基进行桩基托换。　　本文依托成都地铁13#娇子立交桩基托换项目，在既有桩基不拆除情况时，可以起到一定隔离作用。但是在设计中未考虑既有桩基的影响，偏于保守，为了后续能精细化设计，需要清楚有无既有桩存在时的区别。利用有限元软件PLAXIS3D数值模拟，对比分析既有桩基存在与否对地表沉降、墩顶位移、托换桩基Z1(临近既有桩一侧)、托换桩基Z2(远离既有桩一侧)受力及变形的影响。得出的主要结论如下：　　(1)既有桩存在能减小地表的最大沉降值约15%，地表沉降最大值与直径和桩洞距无关，主要受是否隔离影响。　　(2)既有桩隔离能有效减小墩顶的隧道断面水平向位移，但会略微增大墩顶和托换桩基的隆起量，墩顶和托换桩基的隧道掘进方向位移与是否隔离关系不大。　　(3)在本文依托的工程中，既有桩存在使得Z1桩基轴力最大值减小15.2%；Z2桩基轴力最大值减小12.1%；Z1桩基弯矩最大值减小25.5%；Z1桩基的X向位移最大值减小12.3%。其余不同的工况中，Z1轴力的最大值减小百分比在14.8%~19.5%；Z2轴力的最大值减小百分比在10.7%~14.5%；Z1弯矩的最大值减小百分比9%~39.7%；Z1的X向位移最大值减小百分比为3.4%~13.6%。　　(4)当直径d-1m时的托换桩基及桥墩在受力和位移的响应情况明显不同于直径d-1.5m、1.8m、2m时，因此，实际工程中的托换桩基直径不建议选择1m。

目录

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第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2 建筑物桩基托换的简介

1.2.1 主动托换

1.2.2 被动托换

1.2.3 桩基托换技术难点

1.3 桩基托换研究现状

1.3.1 模型试验

1.3.2 理论分析

1.3.3 有限元模拟计算

1.4 隔离桩研究现状

1.5 本文主要研究的工作内容

第 2 章 工程背景及研究现状

2.1 依托工程背景

2.1.1 工程概况

2.1.2 工程地质条件

2.2 PLAXIS 3D数值模拟软件

2.2.1 PLAXIS 3D软件介绍

2.2.2 PLAXIS 3D运用分析

2.3 隧道施工对地表及桥梁的影响

2.3.1 隧道施工对地表的影响

2.3.2 隧道施工对桥梁的影响

2.3.3 变形控制标准

第 3 章 无既有桩隔离的数值模拟分析

3.1 数值模拟的建立

3.1.1 土层的简化

3.1.2 模型边界的确定

3.1.3 模型参数及单元的确定

3.1.4 施工步骤及计算工况

3.1.5 数值分析结果校验

3.2 数值模拟结果与分析

3.2.1 对地表沉降、桥墩和托换桩基的影响

3.3 本章小结

第 4 章 既有桩隔离的数值模拟对比分析

4.1 数值模拟模型

4.2 数值模拟结果与分析

4.2.1 对地表沉降、桥墩和托换桩基的影响

4.3 本章小结

第 5 章 有无既有桩隔离的对比分析

5.1 引言

5.2 有无既有桩的对比分析

5.3 本章小结

第 6 章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文