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1、器軌道交通與地下工程TrackTraffic＆UndergroundEngineedng大直徑泥水盾構(gòu)近距離穿越橋樁影響分析潘茁，江玉生(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京100083)摘要：為了確保大直徑泥水盾構(gòu)安全順利穿越橋樁，避免橋梁樁基的過量變形，依托天津站一天津西站地下直徑線工程，分析了泥水盾構(gòu)近距離穿越時對樁基的影響。通過數(shù)值模擬及對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，明確了泥水盾構(gòu)近距離穿越橋樁時樁基的變形規(guī)律以及重要的影響因素。研究結(jié)果表明：大直徑泥水盾構(gòu)近距離穿越橋樁，樁基豎向變形為隆起；盾構(gòu)開挖范圍內(nèi)樁基橫向水平變形最大，主要向盾構(gòu)隧道所在一
2、側(cè)發(fā)生偏移。樁基變形有別于土壓平衡盾構(gòu)其主要原因?yàn)槟酀{、同步注漿的影響，數(shù)值模擬應(yīng)重點(diǎn)考慮隧道周圍液體的影響。盾構(gòu)近距離施工時應(yīng)綜合考慮泥漿的濃度、流動性以及合理增加同步注漿的壓力。關(guān)鍵詞：泥水盾構(gòu)；穿越橋樁；樁基變形；數(shù)值模擬中圖分類號：U455．43文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1009—7767(2015)06—0064—04InfluenceAnalysisofLargeDiameterSlurryShieldthroughnearbyBridgePilesPanZhuo，JiangYusheng隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城鎮(zhèn)化的加快，國內(nèi)很多城市都競相發(fā)展以
3、地鐵為主的軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)。地鐵修建往往將盾構(gòu)施工作為首選。泥水加壓平衡盾構(gòu)由于扭矩小，刀具磨損輕微，更適合大直徑、長距離的盾構(gòu)施工卜21。就目前國內(nèi)情況而言，泥水加壓平衡盾構(gòu)多適用于大直徑隧道的施工(¨1。如上海崇明越江隧道(矽15430mm)[5J、南京長江隧道(∥14930mm)、北京地下直徑線工程(矽11930mm)。盾構(gòu)近距離側(cè)穿橋樁屬于施工過程中的難點(diǎn)，隨著軌道交通的發(fā)展，類似情況會逐漸增多。目前國內(nèi)對這方面的研究主要為土壓平衡盾構(gòu)，而對于大直徑泥水盾構(gòu)的研究則較少。筆者以天津地鐵直徑線為背景，對大直徑泥水盾構(gòu)近距離側(cè)穿橋樁進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，
4、研究了樁基的位移變化規(guī)律，并與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比，提出了需采取的技術(shù)措施．可對以后類似工程提供一定的參考。1盾構(gòu)掘進(jìn)過程對周圍土體的影響盾構(gòu)掘進(jìn)對周圍土體的擾動與多項(xiàng)因素有關(guān)，其中包括地層條件、隧道施工方式與水平、隧道的直徑和埋深、壁后注漿情況等。土體變形大概分為以下6種情況16-81：64啼葒故_畚2015No．6(Nov．)V01．331)盾構(gòu)刀盤到達(dá)前，土體發(fā)生的移動有兩種：一是背離掘進(jìn)方向。二是靠近掘進(jìn)方向。前者主要是由于設(shè)備對前方土體產(chǎn)生了較大的推力，超過了土體原有應(yīng)力．從而使地表發(fā)生隆起現(xiàn)象。后者則相反。2)盾構(gòu)到達(dá)過程中，土體受到平衡壓力以
5、及刀盤掘削的影響，其應(yīng)力及應(yīng)變發(fā)生變化，土體的孔隙水壓力升高，如平衡壓力較大或在欠挖狀況下，地表會發(fā)生隆起。反之會發(fā)生沉降。3)盾體經(jīng)過時，殼體與周圍土體存在一定的摩擦力．而泥水盾構(gòu)，由于周圍泥漿的包裹，摩擦力相對較小，但對土體的應(yīng)力也會產(chǎn)生一定的影響，可能會發(fā)生地面的隆沉。4)盾構(gòu)在通過過程中，所形成的建筑空隙會造成土體的荷載變形以及應(yīng)力釋放．建筑空隙主要分為兩部分：一部分為盾體經(jīng)過時，刀盤直徑大于盾尾直徑產(chǎn)生的空隙：另一部分為盾尾直徑大于管片直徑產(chǎn)生的空隙。如果建筑空隙不能及時有效填充，土體就會向建筑空隙移動。尤其在黏土中掘進(jìn)時，盾構(gòu)可能黏附一定的黏土
6、，在空隙加大的同時，同步漿液如未能增加，這樣地層的損失就會相應(yīng)增加。5)殼體通過以后，周圍土體的物理系數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)變化，如孔隙水壓力的變化會對周圍土體產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為固結(jié)沉降。若土體為軟質(zhì)黏性土，則可能發(fā)生后續(xù)沉降。6)盾構(gòu)推進(jìn)過程中的姿態(tài)。如抬頭、糾偏等造成實(shí)際的開挖面加大．產(chǎn)生地層損失，也會對周圍土體產(chǎn)生影響。2工程背景天津地下直徑線隧道中盾構(gòu)隧道采用NFM公司生產(chǎn)的泥水加壓平衡盾構(gòu)，刀盤直徑為11．97113。隧道從金鋼橋東馬路側(cè)引橋的6號墩與主橋7號墩中間穿過；盾構(gòu)隧道從主橋7號墩的邊樁一側(cè)穿過。隧道施工場地土層情況從上到下為：1)雜填土；2
7、)粉質(zhì)黏土；3)粉土；4)粉質(zhì)黏土；5)粉土；6)粉質(zhì)黏土；7)粉砂等。金鋼橋主橋7號墩的樁基為橋梁的主要樁基，盾構(gòu)隧道從7號墩的邊樁一側(cè)穿過．與7號墩邊樁樁尖水平距離僅為1．968m，施工風(fēng)險較大。盾構(gòu)側(cè)穿金剛橋橋樁橫斷面圖見圖l，金剛橋監(jiān)測點(diǎn)分布圖見圖2。圖l盾構(gòu)側(cè)穿金剛橋橋樁橫斷面圖(m)3數(shù)值模擬分析3．1計(jì)算模型天津地下直徑線盾構(gòu)施工．盾構(gòu)管片內(nèi)徑10．6lql，外徑11．6m，厚度500mm，埋深3lm，采用C50混凝土．混凝土襯砌彈性模量為34．5GPa，泊松比為0．2。整個模型計(jì)算范圍：寬64in，高126m，沿隧道的推進(jìn)方軌道交通與地下工
8、程器TrackTraffic＆UndergroundEnginee
