盾构下穿CFG桩复合地基建筑物的沉降分析

收稿日期：２０１９－０３－０５ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１７６８０）；内蒙古自治区自然科学基金资助项目（２０１３ＭＳ７３０）． 作者简介：刘 香（１９６４－），女，内蒙古包头人，内蒙古科技大学教授，研究方向为组合结构．
刘 香，等：盾构下穿 ＣＦＧ桩复合地基建筑物的沉降分析
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影响往往更加严重 在北京地区，地铁隧道一般穿越 较繁华的地段，其中很多建筑物都采用桩基础和 ＣＦＧ 桩复合地基［２］因此，盾构隧道开挖与邻近地基基础 的相互影响问题非常突出 所以在地铁隧道建设前， 正确预测和掌握盾构隧道施工对邻近既有结构物造 成的不利影响，对完善城市轨道交通设计和隧道现场 施工指导有着重要意义［３］
Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇｕｎｄｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈＣＦＧ ｐｉｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ
ＬＩＵＸｉａｎｇ，ＧＵＯＪｉａｎｙｕａｎ
（ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
为得到较可靠准确的数值模拟结果，本文首先 研究了数值分析中 ＣＦＧ桩单元特性、桩土接触问题 及模拟参数 然后依托北京某盾构隧道穿越 ＣＦＧ 桩复合地基实际工程，采用 ＡＮＳＹＳ有限元软件，主 要从 ＣＦＧ桩复合地基及结构整体沉降变形进行数 值分析研究并对穿越引起的附加变形进行了预测
盾构下穿 ＣＦＧ桩复合地基建筑物的沉降分析
刘 香，郭wenku.baidu.com圆
（内蒙古科技大学 土木工程学院，内蒙古 包头 ０１４０１０）
关键词：地铁；盾构穿越；ＣＦＧ桩；沉降；数值模拟 中图分类号：ＴＵ９１ 文献标识码：Ａ 摘 要：盾构隧道下穿 ＣＦＧ桩复合地基施工将不可避免地扰动周围环境及既有结构，进而影响到建筑物的正常使 用 如何有效预测建筑物及地表沉降具有重要的工程实用价值 为此，以北京某地铁穿越 ＣＦＧ桩复合地基工程为 背景，采用有限元法对盾构穿越 ＣＦＧ桩及上部整体结构全过程进行数值模拟 根据盾构隧道开挖沉降槽曲线所给 定的不同允许沉降值，综合分析模拟结果，确定建筑最大安全沉降值为 ２０ｍｍ通过模拟盾构隧道下穿建筑物地基 前后两种极限状态下得到的基础底板相对沉降值，计算出建筑物实际沉降值为 １８６ｍｍ，且满足小于最大安全沉 降值的要求 以上分析方法及结果可为地铁施工预测控制盾构隧道开挖对邻近建筑物的沉降变形提供一定参考
随着我国城市人口的不断集中扩大，地下空间的 开发（如地铁）已然成为大中型城市缓解路面交通压 力的首要选择 然而由于城市的建筑物比较密集，以 致地下结构复杂 即使采用相对影响较小的盾构法
开挖地铁隧道，地层的沉降变形也无法避免 对于上 部既有结构，这种沉降变形会降低其基础的承载力， 进而引起结构的附加变形、侧向位移及差异沉降［１］ 盾构隧道与建筑物地基基础的相对位置较近时，这种
２０１９年 ６月 第 ３８卷第 ２期
内蒙古科技大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｊｕｎｅ，２０１９ Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．２
文章编号：２０９５－２２９５（２０１９）０２－０２００－０５ ＤＯＩ：１０．１６５５９／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５－２２９５．２０１９．０２．０１９
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙ；ｓｈｉｅｌｄｃｒｏｓｓｉｎｇ；ＣＦＧｐｉｌｅ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣＦＧ ｐｉｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｗｉｌｌｉｎｅｖｉｔａｂｌｙｄｉｓｔｕｒｂｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｎａｆｆｅｃｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｕｓｅｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｈｏｗｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄ ｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｈｅｒｅｉｎ，ｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈＣＦＧｐｉｌｅｓａｎｄｓｕ ｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆａｍｅｔｒｏｃｒｏｓｓｉｎｇＣＦＧｐｉｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｉｎＢｅｉｊｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｌｌｏｗａｂｌｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｓｇｉｖｅｎｂｙｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｔｒｏｕｇｈｃｕｒｖｅｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａ ｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｓａｆｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ２０ｍｍ ｂｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ ｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｏｂｅ１８．６ｍｍｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｆｏｕｎ ｄａｔｉｏｎｆｌｏｏｒｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｃｒｏｓｓｉｎｇｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍａｘｉｍｕｍ ｓａｆｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅ．Ｔｈｅａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｄｊａｃｅｎｔｂｕｉｌｄｉｎｇｓｄｕｒｉｎｇｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｏｎｉｎｍｅｔｒｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．