丁智，張霄

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樁基施工對(duì)鄰近既有地鐵隧道影響的數(shù)值分析

丁智，張霄

(浙江大學(xué)城市學(xué)院 土木工程系，浙江 杭州，310015)

采用數(shù)值分析方法，建立樁?隧相互作用的三維有限元模型，通過(guò)改變樁?隧相對(duì)位置、隧道埋深、水平凈距、樁基半徑和考慮群樁因素，研究靜壓樁基施工對(duì)軟土地區(qū)既有地鐵隧道的影響。研究結(jié)果表明：樁基側(cè)面施工引起的隧道變形較大，且隨著樁身與隧道水平凈距增大，變形在傳遞過(guò)程中不斷衰減；淺埋隧道受擾動(dòng)影響較為敏感，產(chǎn)生變形較大；樁基半徑增大也會(huì)加劇隧道結(jié)構(gòu)的變形；樁基鄰近既有地鐵隧道施工的影響區(qū)可劃分為強(qiáng)影響區(qū)、一般影響區(qū)和弱影響區(qū)；群樁中的已存在樁對(duì)擠土效應(yīng)具有阻擋效應(yīng)。

樁基施工；盾構(gòu)隧道；隧道變形；影響分區(qū)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各省市不斷加快地鐵隧道的建設(shè)，地鐵線路也日益網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)模化。同時(shí)，城市許多高層建筑物鄰近地鐵隧道建造的情況愈發(fā)常見(jiàn)，其樁基對(duì)鄰近地鐵隧道的影響問(wèn)題也越來(lái)越突出。顯然，樁基施工極易造成周圍土體擾動(dòng)，繼而引發(fā)鄰近隧道產(chǎn)生較大附加變形和內(nèi)力，隧道發(fā)生環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)、管片破損、滲透漏水等危害，甚至影響到地鐵的正常運(yùn)營(yíng)，從而造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。目前，關(guān)于樁基礎(chǔ)與隧道相互影響的研究主要集中在新建隧道對(duì)已有樁基的影響，而關(guān)于樁基施工對(duì)已建隧道的影響研究則相對(duì)較少[1?3]。早在20世紀(jì)40年代，英國(guó)倫敦皇家音樂(lè)廳建造時(shí)便考慮了該問(wèn)題[4]。呂寶偉等[5?6]利用數(shù)值軟件計(jì)算了橋梁樁基施工對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移影響。路平等[7]采用三維有限元模擬橋樁基礎(chǔ)施工及運(yùn)營(yíng)期荷載對(duì)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，指出了橋樁和地鐵隧道長(zhǎng)期變形的問(wèn)題。秦世偉等[8]基于圓孔擴(kuò)張理論和FLAC3D有限差分軟件，運(yùn)用位移貫入法模擬靜壓沉樁的摩擦作用，分析了更貼近實(shí)際的鄰近地鐵隧道的沉樁全過(guò)程計(jì)算結(jié)果。張戈等[9?10]通過(guò)鄰近地鐵隧道的應(yīng)變、道床位移、結(jié)構(gòu)豎向、水平位移及收斂變形等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)橋樁鄰近地鐵隧道施工影響進(jìn)行了深入的分析與討論。總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外針對(duì)鄰近地鐵隧道樁基施工影響的相關(guān)研究仍較為缺乏。因此，本文作者利用Plaxis有限元軟件模擬軟土地區(qū)鄰近既有地鐵隧道的靜壓樁基施工擠土效應(yīng)，并根據(jù)既有地鐵隧道在不同樁基施工工況下的變化特點(diǎn)，得到在不同樁?隧相對(duì)位置、隧道埋深、水平凈距、樁徑、群樁遮擋等因素影響下的既有地鐵的變形規(guī)律，同時(shí)基于有限元分析結(jié)果對(duì)樁基施工影響分區(qū)進(jìn)行探討。

1 有限元模型建立

1.1 模型尺寸及參數(shù)選取

采用Plaxis 3D有限元軟件對(duì)樁基鄰近地鐵隧道施工進(jìn)行模擬。模型方向取60 m，方向(為隧道開(kāi)挖方向)取120 m，方向取60 m，地下水位線位于 ?4.0 m處。模型上表面為自由面，下表面和側(cè)面設(shè)置為固定約束。樁基半徑為0.6 m，樁長(zhǎng)為30 m；既有地鐵隧道內(nèi)徑為5.5 m，外徑為6.2 m，埋深為19.0 m，襯砌厚度為0.35 m。

為了對(duì)樁基施工引起軟土地區(qū)隧道變形的變化進(jìn)行分析，假定土層為單一的均質(zhì)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土體本構(gòu)模型采用小應(yīng)變土體硬化模型(HSS模型)[11]。由于近年來(lái)靜壓樁工程常采用高強(qiáng)度混凝土，本次模擬選用的是強(qiáng)度等級(jí)為C60的混凝土，彈性模量為3.6×104MPa，泊松比為0.2。土層的相關(guān)參數(shù)是依據(jù)工程地質(zhì)勘查報(bào)告經(jīng)過(guò)合理分析后選取的，符合工程實(shí)際。已建盾構(gòu)地鐵隧道環(huán)寬1.2 m，選取百環(huán)距離120 m作為研究區(qū)間，襯砌采用板單元模擬，土體收縮率取0.5%。地基土、樁基混凝土以及襯砌的物理力學(xué)參數(shù)分別如表1~3所示。

1.2 有限元模型建立

利用Plaxis軟件中的隧道模擬器建立既有隧道和樁基模型。隧道側(cè)面添加負(fù)向界面和面收縮的命令以模擬隧道開(kāi)挖過(guò)程中土體收縮和相對(duì)位移的影響，然后激活襯砌。樁基模型在側(cè)面構(gòu)造負(fù)向界面模擬樁?土相互作用，施加面荷載模擬靜壓樁沉樁力，施加側(cè)向荷載模擬側(cè)向沉樁擠土效應(yīng)。根據(jù)文獻(xiàn)[12]和[13]，為更好地模擬樁基擠土效應(yīng)引起的土體位移，本文基于試驗(yàn)調(diào)整參數(shù)，取正向壓力為3.5 MPa，側(cè)向壓力為1.0 GPa。有限元模型網(wǎng)格劃分如圖1所示。有限元模型建立與計(jì)算操作步驟如下。

1) 計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)，對(duì)土體施加該應(yīng)力場(chǎng)，模擬土體的初始應(yīng)力和土體的初始平衡狀態(tài)。

2) 開(kāi)挖土體，激活負(fù)向界面、面收縮以及襯砌管片，形成已建地鐵隧道。

3) 重置位移為0 mm，改變樁基材料屬性為混凝土，激活面荷載、側(cè)向荷載和負(fù)向界面，得到樁基靜壓荷載時(shí)的初始地應(yīng)力(因本文主要研究的是樁基施工引起的既有隧道變形，故將隧道開(kāi)挖引起的變形清除)。

4) 計(jì)算得到既有隧道的變形和內(nèi)力等。

表1 地基土物理力學(xué)參數(shù)

注：s為地基土重度；50為三軸試驗(yàn)割線模量；oed為側(cè)限試驗(yàn)切線模量；ur為卸載?重加載試驗(yàn)?zāi)Ａ浚粸轲ぞ哿?；為?nèi)摩擦角；0.7為小應(yīng)變；n為小應(yīng)變剪切模量；s為地基土泊松比。

表2 樁基混凝土物理力學(xué)參數(shù)

注：p為樁基混凝土重度；p為樁基混凝土泊松比。

表3 隧道襯砌物理力學(xué)參數(shù)

注：t為隧道襯砌重度；1為橫向彈性模量；2為縱向彈性模量；t為襯砌泊松比；為剪切模量。

圖1 有限元模型網(wǎng)格劃分

2 結(jié)果分析

將圖1中劃分網(wǎng)格后的有限元模型經(jīng)分步施工步驟得到各工況下的有限元模擬結(jié)果，并且考慮樁?隧道相對(duì)位置(改變樁長(zhǎng))、樁?隧水平凈距、樁基半徑、隧道埋深、群樁因素，分析樁基鄰近地鐵隧道施工下隧道變形的形態(tài)特征、橫向和豎向變形規(guī)律。

2.1 樁?隧相對(duì)位置對(duì)隧道變形的影響

不同樁?隧相對(duì)位置如圖2所示。保持隧道埋深?19 m不變，通過(guò)改變樁長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)不同的樁?隧相對(duì)位置關(guān)系，總結(jié)不同工況下既有隧道的變形形態(tài)和規(guī)律。計(jì)算工況如表4所示。

2.1.1 工況A-0

當(dāng)樁基位于已建地鐵隧道側(cè)面時(shí)，工況A-0下隧道的變形示意圖及云圖分別如圖3~4所示。由圖3可知：受樁基擠土效應(yīng)影響，樁周土產(chǎn)生了側(cè)向土層位移，繼而引起隧道產(chǎn)生較大的橫向變形，且朝遠(yuǎn)離樁基的方向發(fā)展。同時(shí)，由于樁基沉降所引發(fā)的負(fù)向摩阻力帶動(dòng)土體向下，既有地鐵隧道發(fā)生豎向的形變位移。這是因?yàn)槌翗哆^(guò)程中土體孔隙水應(yīng)力呈先升高后緩慢消散的趨勢(shì)，樁周土?xí)l(fā)生徑向再固結(jié)現(xiàn)象，樁周的側(cè)壁摩阻力也增大，從而導(dǎo)致樁側(cè)土體受到向下的負(fù)摩阻力作用?？偠灾?，A-0工況下隧道特別是在鄰居樁基的一定環(huán)區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)“斜漏斗式”變形。

圖2 樁?隧相對(duì)位置

表4 不同樁?隧相對(duì)位置對(duì)應(yīng)的工況

此外，由圖4可知樁基擠土效應(yīng)造成既有地鐵隧道變形的范圍，通過(guò)測(cè)量后計(jì)算出樁基施工處地鐵隧道±20 m區(qū)間內(nèi)即為受影響變形范圍。因此，在工程實(shí)際施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全防控。

圖4 工況A-0隧道變形云圖

(a) 隧道豎向位移曲線；(b) 隧道橫向位移曲線

工況A-0下盾構(gòu)掘進(jìn)方向上隧道豎向和橫向位移曲線如圖5所示。由圖5可知：既有地鐵隧道縱向表現(xiàn)為中部明顯沉降，尾部和頭部稍有抬起，且根據(jù)不同結(jié)構(gòu)位置的位移圖可知隧道截面拱頂向左，拱底向右，左側(cè)拱腰向下，右側(cè)拱腰向上，整體發(fā)生由“圓形”向“斜橢圓形”的變化。這是因?yàn)猷徑鼧痘撞總?cè)向土壓力較大，引起變形作用更為突出，隧道呈現(xiàn)遠(yuǎn)離樁側(cè)的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形。另外，由圖5(a)可知：拱頂?shù)呢Q向位移在60環(huán)(即樁基位處)出現(xiàn)凸起，表明地鐵結(jié)構(gòu)受側(cè)向土體擠壓而呈類似于“豎鴨蛋”狀。

2.1.2 工況A-1

當(dāng)樁基位于已建地鐵隧道中部(即工況A-1)時(shí)隧道豎向及橫向位移曲線如圖6所示。由圖6可知：A-1工況下地鐵結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了類似工況A-0中的“斜漏斗式”變形，且隧道中段發(fā)生豎向拉伸變形，形似“豎橢圓”結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榇藭r(shí)隧道位于樁基底側(cè)，樁底應(yīng)力集中導(dǎo)致鄰近地鐵隧道的中段區(qū)域擠壓效果顯著，因此隧道中段豎向位移也比工況A-0中的隧道中段豎向位移更大。由此可見(jiàn)，工況A-1下隧道變形趨勢(shì)均與工況A-0的一致且其影響范圍幾乎相同。

(a) 隧道豎向位移曲線；(b) 隧道橫向位移曲線

2.1.3 工況A-2

當(dāng)樁基位于已建地鐵隧道斜上部(即工況A-2)時(shí)隧道豎向及橫向位移曲線如圖7所示。由圖7可知：A-2工況下既有地鐵隧道縱向表現(xiàn)為中部明顯沉降，尾部和頭部稍有抬起，橫截面呈“斜橢圓形”，但已建隧道的豎向和橫向變形均減小。這是因?yàn)榇藭r(shí)樁基底部高于隧道頂，隧道處于樁基斜下方處，很大程度上只受到樁底的應(yīng)力作用和樁側(cè)負(fù)摩阻力帶來(lái)的土體豎向位移，而樁側(cè)的側(cè)向擠土效應(yīng)幾乎無(wú)影響，故此工況下豎向位移占主要影響[14]。

樁?隧不同相對(duì)位置隧道橫向收斂變形曲線見(jiàn)圖8。基于上述3個(gè)工況的分析結(jié)果并結(jié)合圖8可知：工況A-0引起的隧道變形比工況A-1和A-2引起的隧道變形大，隧道出現(xiàn)明顯的橫向收斂變形，而工況A-2下隧道變形出現(xiàn)反向收斂，分析其原因：當(dāng)樁基位于隧道斜上方時(shí)側(cè)向擠土壓力小，而樁底應(yīng)力集中后期孔隙水壓力消散，導(dǎo)致隧道發(fā)生了偏向樁基側(cè)的二次變形。

(a) 隧道豎向位移曲線；(b) 隧道橫向位移曲線

此外，由圖8還可以看出：隧道的收斂變形在影響區(qū)間內(nèi)增長(zhǎng)幅度明顯，故應(yīng)加強(qiáng)樁基附近隧道區(qū)間的保護(hù)監(jiān)測(cè)。

1—工況A-0；2—工況A-1；3—工況A-2。

2.2 隧道埋深對(duì)隧道變形的影響

針對(duì)不同埋深(即隧道拱頂至地面的距離)的隧道，分析鄰近樁基施工對(duì)其變形形態(tài)及規(guī)律的影響，不同隧道埋深對(duì)應(yīng)的工況如表5所示(其中為隧道直徑)。

表5 不同隧道埋深對(duì)應(yīng)的工況

圖9~11所示分別為不同埋深影響下既有地鐵隧道的豎向和橫向位移曲線。由圖9~11可知：隧道橫向和豎向位移均隨著埋深增大而逐漸減小，即深埋隧道受影響程度小，表明土層既是傳遞變形的介質(zhì)也提供了變形不斷衰減的路徑。因此，對(duì)于工程上的淺埋隧道變形應(yīng)著重加以探討和研究。此外，隧道變形形態(tài)都與工況A-0中的一致：工況B-1，B-2和B-3下隧道橫向位移均出現(xiàn)明顯的側(cè)向移動(dòng)，這與側(cè)向擠土效應(yīng)的壓縮有關(guān)。而淺埋隧道中段的豎向拉伸變形十分明顯，拱頂和拱底的相對(duì)位移差達(dá)1.5 mm，可見(jiàn)淺層土體敏感度較高，受擾動(dòng)后產(chǎn)生的土體側(cè)向變形較大。因此，對(duì)于淺埋隧道的近接施工要特別注意控制土體位移，宜采用微擾動(dòng)施工。

(a) 隧道豎向位移曲線；(b) 隧道橫向位移曲線

(a) 隧道豎向位移曲線；(b) 隧道橫向位移曲線

(a) 隧道豎向位移曲線；(b) 隧道橫向位移曲線

不同埋深隧道橫向收斂變形曲線見(jiàn)圖12。由圖12可知：埋深較深的隧道(工況A-0和工況B-1)產(chǎn)生的橫向收斂較小，而埋深較淺的隧道(工況B-2和B-3中)則有較大的收斂變形。這是由于淺層變形衰減較小，深層變形經(jīng)長(zhǎng)路徑消耗較大，才導(dǎo)致不同埋深隧道對(duì)于土體變形影響的反應(yīng)程度不同。因此，工程中應(yīng)盡量避免在淺埋隧道附近施工，并加強(qiáng)危險(xiǎn)區(qū)域的安全防控。

隧道埋深/m：1—?19；2—?16；3—?11；4—?6。

2.3 樁?隧水平凈距對(duì)隧道變形的影響

本文水平凈距定義為樁基中軸線至隧道鄰近樁基側(cè)外壁的距離。因地鐵大多沿著城市道路建設(shè)，且實(shí)際施工中鄰近樁基礎(chǔ)的建設(shè)情況也較符合工況A-0的側(cè)面施工，因此，本文針對(duì)不同樁?隧水平凈距情況(樁長(zhǎng)為30 m，樁基半徑為0.6 m)，研究其對(duì)既有隧道的變形的影響。

圖13所示為不同樁?隧水平凈距下隧道的最大變形曲線。由圖13可知：隨著水平凈距增大，既有地鐵隧道的變形逐漸減小，而且由曲線幅度可知在較近距離時(shí)改變凈距可有效減緩樁基施工的影響，而較遠(yuǎn)距離時(shí)由凈距影響引起的變形差異則較小[15?16]，特別在2.0范圍外曲線趨于平緩。這是因?yàn)?，土體作為樁?隧道相互作用的媒介，承擔(dān)著傳遞地層變形的效果。隨著樁?隧水平凈距不斷增大，變形在傳遞過(guò)程中不斷衰減，樁基施工的影響程度逐漸減弱。同時(shí)，不同埋深隧道由于受表層土體擾動(dòng)影響不同，從而對(duì)凈距改變引起變形的敏感性表現(xiàn)不盡相同，但變化趨勢(shì)是一致的。

隧道埋深/m：1—?6；2—?11；3—?16；4—?19。

為了減輕鄰近樁基施工的影響，通常情況下樁基礎(chǔ)需要遠(yuǎn)離地鐵隧道并限定施工方式[17]。例如，在倫敦，要求非擠土樁和擠土樁距離隧道的最小距離分別為3和15 m；在新加坡，根據(jù)構(gòu)筑物距離地鐵隧道的距離在隧道兩側(cè)40 m范圍分區(qū)域?qū)Υ辉谏虾?，按照距離隧道的距離分為3 m和30 m這2個(gè)區(qū)域分別對(duì)待。但總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外尚未提出適用于不同土質(zhì)條件的樁基鄰近既有地鐵施工的分區(qū)分級(jí)規(guī)定，導(dǎo)致其在實(shí)際工程中的應(yīng)用缺乏靈活性。

2.4 影響分區(qū)

因數(shù)值仿真模擬與實(shí)際工程工況略有差異，考慮到若僅以數(shù)值計(jì)算變形結(jié)果進(jìn)行分區(qū)暫無(wú)工程參考價(jià)值，故本文以深埋?19 m和淺埋?6 m工況為例，將0.5凈距影響下的隧道變形作為基準(zhǔn)，計(jì)算其他凈距影響下的隧道相對(duì)變形作為評(píng)判該工況下的影響程度，如表6所示。

表6 不同樁?隧水平凈距下隧道相對(duì)變形

圖14 既有地鐵隧道影響分區(qū)示意圖

由表6和圖13可知：樁基鄰近既有地鐵隧道的影響分區(qū)可以樁?隧水平凈距1.0和2.0為界，劃分為強(qiáng)影響區(qū)、一般影響區(qū)和弱影響區(qū)。當(dāng)水平凈距小于1.0時(shí)，鄰近樁基施工引起的變形較大，當(dāng)水平凈距大于2.0時(shí)，變形則相對(duì)減小。既有隧道周邊區(qū)域的影響分區(qū)示意圖如圖14所示。在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免鄰近既有地鐵隧道2.0范圍內(nèi)存在施工擾動(dòng)行為，最優(yōu)選擇4.0以外范圍，以保證地鐵結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

2.5 樁基半徑對(duì)隧道變形影響

不同樁基半徑對(duì)應(yīng)的工況如表7所示。不同樁基半徑下隧道最大變形曲線如圖15所示。由圖15可知：既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形隨樁基半徑增大而變大，且隧道埋深較淺時(shí)這種影響更為突出。這是因?yàn)楫?dāng)樁基半徑較大時(shí)，與土體的接觸面積增大，相應(yīng)的對(duì)土體的側(cè)向位移影響也增大，造成擠土效應(yīng)也更為顯著。由此可見(jiàn)，在鄰近既有地鐵的樁基設(shè)計(jì)選型時(shí)，既要充分考慮樁基的豎向承載力，又要合理調(diào)整樁基半徑和長(zhǎng)度與隧道結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，以達(dá)到減輕既有地鐵變形的作用。

表7 不同樁基半徑對(duì)應(yīng)的工況

埋深/m：1—?6；2—?11；3—?16；4—?19。

2.6 群樁阻擋效應(yīng)對(duì)隧道變形的影響

因?qū)嶋H工程中樁基一般都是以群樁的形式出現(xiàn)，有必要考慮群樁效應(yīng)下已壓入樁的阻擋作用。本文通過(guò)數(shù)值模擬比較既有樁基存在對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形遮攔影響，結(jié)果如表8所示。由表8可知：在無(wú)壓入樁基的1.0工況下，隧道最大變形為0.986 6 m，而存在已壓入樁基后的隧道變形減小為0.563 4 m，變形相對(duì)減小42.9%，其余工況下隧道變形也有一定程度的減小。

由此可見(jiàn)，群樁中的已存在樁對(duì)擠土效應(yīng)有明顯阻擋作用，即為對(duì)土體水平位移、豎向位移的遮攔效應(yīng)[18]。對(duì)于已建隧道，鄰近群樁施工過(guò)程中，由于已壓入的樁基作為一種高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)，在土體中充當(dāng)了擋土墻，即在樁?土交互面存在軟硬連續(xù)的隔離面，當(dāng)土層變形到達(dá)此處時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)便可抵擋或削減一部分傳遞，從而消除了一定的土體水平位移。而且后樁受到前樁壓入引起的土體摩擦作用加強(qiáng)，其周圍土體的水平位移與豎向位移變小。所以，后施工的樁基對(duì)已建隧道的影響程度較小。在實(shí)際施工中，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，可著重對(duì)首樁施工時(shí)的土體變形數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并合理安排樁基的施工順序和排列。

表8 群樁遮擋影響工況

3 結(jié)論

1) 樁基位于隧道側(cè)面施工時(shí)引起的隧道變形較大，隧道縱向表現(xiàn)為中部明顯沉降，尾部和頭部稍有抬起，橫截面呈“斜橢圓形”，整體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；變形影響范圍為樁基施工處隧道的±20 m區(qū)間，實(shí)際工程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全防控，以降低施工所帶來(lái)的影響。

2) 既有地鐵隧道各項(xiàng)變形與隧道埋深成反比，與樁基半徑成正比，與樁?隧水平凈距成反比，且淺埋隧道敏感度較高，受擾動(dòng)變形影響大，故對(duì)于淺埋隧道的近接施工要特別注意控制土體位移，采取微擾動(dòng)施工，同時(shí)應(yīng)控制樁?隧水平凈距的大小和樁基的合理選型。

3) 根據(jù)樁?隧水平凈距的不同，樁基鄰近既有地鐵隧道的施工影響區(qū)可劃分為強(qiáng)影響區(qū)、一般影響區(qū)和弱影響區(qū)；在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免鄰近既有地鐵隧道2.0范圍內(nèi)存在施工擾動(dòng)行為，最好是選擇4.0以外范圍，以保證地鐵結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

4) 群樁中的已存在樁對(duì)擠土效應(yīng)有明顯的阻擋作用，即對(duì)土體水平位移、豎向位移的遮攔效應(yīng)，故后施工樁對(duì)已建地鐵隧道的影響相對(duì)較小。因此，實(shí)際施工過(guò)程中可著重對(duì)首樁施工時(shí)的土體變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并合理安排樁基的施工和排列順序。

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Numerical analysis of influence of pile foundation construction on adjacent metro tunnel

DING Zhi, ZHANG Xiao

(Department of Civil Engineering, Zhejiang University City College, Hangzhou 310015, China)

The method of numerical analysis was used to establish three-dimensional finite element model of pile-tunnel interaction, and the influence of static pressure pile foundation construction on existing metro tunnel in soft soil was studied by changing the relative position of the pile-tunnel, the tunnel depth, the horizontal distance, the pile radius, and considering the group piling effect. The results show that tunnel deformation caused by the side of pile foundation construction is large. With the increase of net distance between pile and tunnel, the tunnel deformation is continuously attenuated in the process of transmission, and the degree of influence is gradually weakened. The shallow tunnel is sensitive to disturbance and presents huge deformation. The increase of pile radius will also aggravate deformation of the tunnel structure. It is proposed that the influence of pile construction adjacent to the existing metro tunnels is divided into strong influence areas, general influence areas and weak influence areas. It has been verified that the existing piles in the pile group have a blocking effect on the squeezing soil effect.

pile foundation construction; metro tunnel; tunnel deformation; affected area

10.11817/j.issn.1672?7207.2019.02.019

U459；TU473

A

1672?7207(2019)02?0390?10

2018?03?22；

2018?05?22

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51508506，51778576)；浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017C03020)；浙江省交通運(yùn)輸廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(2017006)；杭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(20160533B94，20172016A06，20180533B06，20180533B12)(Projects(51508506, 51778576) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2017C03020) supported by the Key Research and Development Program of Zhejiang Province; Project(2017006) supported by Research Program of Zhejiang Provincial Department of Transportation; Projects (20160533B94, 20172016A06, 20180533B06, 20180533B12) supported by the Science and Technology Program of Hangzhou City)

丁智，博士，副教授，從事地鐵施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)周邊環(huán)境影響研究；E-mail：dingz@zucc.edu.cn

(編輯 伍錦花)