刘勇敢

中铁六局集团交通工程分公司 北京 100023

1 工程概况

1.1 设计概况

（1）高桥南站-高桥北站区间。本区间线路沿万家丽路东侧敷设，出高桥南站后，沿万家丽路向北前行，穿过长沙大道高架桥，途经华雅财富、高福星小区、下穿高桥水暖建材城及美联天骄城后，到达高桥北站[1]。

区间隧道均为标准断面，采用盾构法进行施工。区间右线设计起迄里程为YDK28+425．300-YDK29+115．300，全长690．000m，左线设计起迄里程为 ZDK28+425．300-ZDK29+115．300，短链0．335m，全长689．665m。区间线路平面线型为曲线，曲线段最小半径为2000m，最大半径为3000m；线路纵断面为双下坡，最小坡度为2‰，最大坡度为25‰，左右线线间距11．7-15．0m。本区间隧道主要穿越强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩，岩性为软岩，强度不高。

在位于里程 ZDK28+783．174、YDK28+783．657 处设置一处联络通道，采用复合式衬砌，浅埋暗挖法施工。

（2）高桥北站-芙蓉区政府站区间。本区间线路沿万家丽路东侧敷设，出高桥北站后，沿万家丽路向北前行，旁经上河国际商业广场、下穿蓓蕾小学、途经长沙市交通局长沙交通指挥中心、腾达家园、名府大酒店、长远．华樟名府、钦天大酒店、旺旺医院及地铁6号线后，到达芙蓉区政府站[2]。

区间隧道均为标准断面，采用盾构法进行施工。区间右 线 设 计 起 迄 里 程 为 YDK29+334．500-YDK30+162．000，全 长 827．500m， 左 线 设 计 起 迄 里 程 为 ZDK29+334．500-ZDK30+162．000，长链 0．163m，全长 827．663m。区间线路平面为曲线，区间左、右线隧道平面曲线半径最小半径为1200m，最大半径为6000m,左右线线间距11．56-15．0m；本区间左、右线隧道纵断面均为双向坡，其中线路最小坡度为4．074‰，最大坡度为26．003‰，左右线线间距11．56-15．0m。本区间隧道主要穿越强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩，岩性为软岩，强度不高。

在位于里程 ZDK29+834．804、YDK29+835．194 处设置一处联络通道，采用复合式衬砌，浅埋暗挖法施工。

1.2 数值计算模型

结合工程地质条件及工程特点，采用有限元方法分析隧道开挖对临近桩基的变形受力影响。计算模型考虑隧道-土体-桩基三部分的相互作用。隧道直径设定为6．88m，埋深16m。建筑物基础为1．2m×1．2m摩擦型桩，桩长16m，桩间距4m。采用空间8节点实体单元（C3D8）进行模拟，桩底与土体绑定，防止桩与土体断开。建筑物采用等效荷载替代方法计算，即地应力平衡后，在复合桩基顶部施加大小为300kPa的均布荷载，模拟既有建筑物的存在[3]。

1.3 桩基近邻度划分

对于桩基邻近度划分不仅要满足桩基承载力的要求，还要求桩基的沉降、倾斜等满足有关规范的要求。我国桥梁和地基基础设计规范等根据上部结构受力要求，规定了桥墩和房屋桩基允许的沉降值。

2 结果分析

2.1 盾构施工过程中桩体位移规律

①0-14d为第一个过程，在这个过程中，桩顶的沉降发展快速，这与前面提到的由于5号线右线的开挖，对周边的土体扰动非常明显，桩周土体应力极速释放，强度也随之减小，而开挖引起的地层损失也间接影响着桩体，导致了桩顶的沉降快速增加。②14-22d为第二个过程，在这个过程中，开挖面离桩体的接近10倍洞径，桩顶的沉降基本不受开挖面的推进持续发育，桩周土体的应力释放和强度下降已经趋于稳定，地层也不再损失，由盾构管片进行地层补充。③22-32d为第三个过程，这个阶段中施工线路开挖再次经过桩周，但是由于前面开挖的影响，桩周土体和应力释放已经渡过强烈释放期，本次再次释放没有上次开挖所影响的强烈，所以桩顶沉降的发生速度较前期开挖较缓慢。

2.2 盾构施工对承台沉降影响分析

本文桥梁基础采用大型群桩基础，单桩的变形影响最终通过承台的变位反应到对桥梁的影响。结果表明，在盾构施工过程中，承台横向变位最大值为2．60mm，沿盾构掘进方向变位均不足1．0mm。承台各脚点沉降值随着隧道掘进而逐渐增大，各控制点最大沉降为5．7mm。通过对桥梁结构的验算，结构各项指标均在安全范围内。因此，盾构施工期间未对桥梁结构造成实质性影响。

3 结语

①桩体的沉降主要与三个因素有关，桩的入土深度、桩离开挖线路的距离以及盾构施工过程中与桩的相对位置。其中桩离开挖线路的距离时影响桩体沉降的主要因素，距离开挖线路越近，桩体的沉降就越大，距离在3倍洞径范围内时，沉降随距离的改变尤为敏感，当距离超过3倍距离时，沉降对距离的改变不再敏感。②对桩的沉降影响较大的是桩的入土深度，但在本次模拟中，由于土层的变化不大，基本都是软弱地层，所以桩的入土深度对桩体的沉降影响也不明显，桩体的沉降随着入土深度的增加而减小，但不明显。③对于盾构施工过程中与桩的相对位置来说，5号线右线开挖，这一开挖阶段会导致土体强度大范围下降，从而引起桩周土体的承载能力下降导致桩体的沉降，而5号线左线开挖前半部对桩体的沉降影响较小，主要是强度范围的逐渐扩大，土体强度的小幅度降低，而5号线左线的后半部开挖，直接影响到桩侧土体的应力分布，从而减小了桩体与土体的摩擦力，导致桩体的二次沉降发育。