桥梁桩基施工对临近既有构造物的影响分析与控制初探

桥梁桩基施工对临近既有构造物的影响

分析与控制初探

南平联络线高速公路有限责任公司张仁流

一、工程概况

南平联络线高速公路在南平市南山镇吉溪村附近上跨合福高速

合福高速号隧道，交叉桩号为高速公路铁路的南山K21+334.763= 2 铁路，交角约°，采用桥跨方式上跨，桥梁地表64DK695+028.351 开挖线与隧道拱顶最小距离约。对铁路隧道的直接影响段落为12m 段。DK695+005~DK695+048

图相交平面示意图-1 1

根距离高铁南山二号隧道较近，与衬砌边缘距桥梁桩基共有8，桩底均深入隧道仰，桩径约，桩长离为2m27~42m 6.82~12.13m拱以下。交叉段隧道围岩为级。V

图1-1-2桩基础与隧道位置关系平面图

图1-1-3桩基础与隧道位置关系断面图

二、拟建高速公路对隧道影响理论分析

2.1计算工况分析

2.1.1深埋隧道垂直荷载计算高度

深埋隧道垂直荷载计算高度：

=5式中：围岩级别，—

a深埋隧道垂直荷载计算高度—h

宽度影响系数，—

坑道宽度，—

当隧道埋深小于时，属于浅埋隧道。查阅高铁施2.5ha=35.75m ，因此交叉段落隧道属浅埋隧道。工图交叉段隧道埋深15~24m 计算工况2.1.2

根据高速公路与高速铁路隧道的位置关系，修建完成后桥梁荷

载均由桩基础承担，桥梁荷载及公路荷载并不传递到隧道上，所以对于隧道的影响主要是由桥梁开挖引起的地表荷载改变。

拟检算两种工况条件，即原始受力状态与桥梁挖方后的受力状

态。工况条件如下：工况，原始工况，即原始地层仅含隧道工程；1 工况2，桥梁挖方致地形改变后的工况

隧道衬砌横断面与桥跨结构位置关系图2-1-1图

隧道衬砌纵断面与桥跨结构位置关系图图2-1-22.2地质参数

采用的材料力学参数，根据公路现场地质勘查资料，结合《铁路

隧道设计规范》建议值采用。

表2-2岩土物理力学指标参数

弹性反力潮湿天然密弹性模量系数度及风泊松凝聚力岩土时代内摩擦角Mpa/m（类型比K成因化Gφ(°)ρ(g/cm(kPa)pa(E)）程度3)黑云10.1201000.452W4）（母花γc352

1.50.351500.2225W3岗岩

2.3检算荷载条件

交叉段落隧道主要考虑永久荷载围岩压力、结构自重及偶然荷载

地震力。

2.3.1结构自重主要为衬砌结构自重，按钢筋混凝土衬砌考虑，3。密度取25KN/m

2.3.2围岩压力,根据地形及围岩条件，本段落属于浅埋偏压隧道，其围岩压力计算如下：

（1）围岩荷载垂直压力

可按下式计算：

并假定偏压分布图形与地面坡一致。

偏压隧道衬砌荷载计算图式图2-3-1

(m)；——分别为内、外侧由拱顶水平至地面的高度式中

(m)；——坑道跨度

3)——围岩重度(kN/m；

o选取；2-3——顶板土柱两侧摩擦角（，当无实测资料时，可参考表）

摩擦角取值表2-3

围岩级别II～III VIV

（0.7～0.9）φ0.7)(0.5～φ0.9值c cφc

——内、外侧的侧压力系数，由下式计算：

o）；——地面坡度角（式中:

o）；φ——围岩计算摩擦角（c

o。）——内外侧产生最大推力时的破裂角（．

（）围岩荷载水平侧压力3

内侧：

外侧：

式中：——分别为内、外侧任一点至地面的距离(m)。

2.3.3偶然荷载为地震力，根据《中国地震动参数区划图》

（），场址区地震基本烈度Ⅵ度，分组第一组，地震2001GB18306-动峰值加速度为，地层地震动反应特征周期为。高铁南0.35s0.05g 山二号隧道所在地区动峰值加速度为，根据《铁路工程抗震设0.05g 计规范》本段落隧道可不考虑地震力影响。

2.4结构检算条件

设计单位拟定计算理论荷载结构模式；计算中用梁单元模拟—

衬砌；用布置于各节点上的弹性连杆单元来模拟围岩与衬砌的相互约束；弹性连杆只承受压力，弹性连杆受压时的反力即为围岩对衬

砌的弹性抗力。考虑复合式衬砌由初期支护与二次衬砌共同承载，

拟定计算条件，Ⅴ级围岩二次衬砌承受的围岩压力原则考虑。70% 结构配筋检算按破损阶段法进行，参考《铁路隧道设计规范》及

《铁路工程隧道设计手册》进行。

2.5结构检算分析

经铁路设计咨询单位采用计算程序检算，各工况计算内力ANSYS 岩体开挖，隧道顶部围岩存在一定的卸荷,由于隧道上方土图比较/作用，会改善原地形的偏压条件，隧道构内力变小，表明地表开挖

对隧道结构受力并无不利的影响。

三、拟建高速公路施工期间对隧道的影响分析．

桩基施工工艺标准分析3.2

桥梁桩基施工时，开挖将会对隧道洞周围岩产生一定扰动，为

降低对隧道的影响，需对桩基施工的工艺提出要求。桩基与隧道的距离小于一倍洞径，为超净距，不应采用爆破方法开挖桩基，故应采用非爆破开挖工艺完成桩基的施工。

目前没有确切的关于对地下构筑物旁非爆破开挖桩基施工的规

定或规范要求，类比国内关于桩基施工的研究资料，一般将质点振动速率作为判断构筑物是否安全的依据。目前常用的桩基安全振动判据有：

（）《爆破安全规程》（）中关于爆破振动安1201113.2 GB6722-全允许距离规定：“地面建筑物、电站厂中心控制室设备、隧道与)(

巷道、岩石高边坡和新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采用保护

对象所在地基础质点峰值振动速度和主振频率。安全允许标准，交通隧道安全允许质点振动速度为～”。cm/s12 10 （）根据抗震设防烈度来推论安全判据，该区域的动峰值加速2度为，烈度为度，其峰值速度为。5cm/sVI 0.05g 对比以上标准数值，偏安全的考虑以地震烈度度中峰值速度VI 的规定，取安全振动速度为作为施