高铁桥梁桩基施工对邻近营业线的影响研究

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随着我国铁路建设规模的不断扩大,新建线上跨、并行邻近既有线路情况越来越多,存在大量靠近既有营业线的近接施工。新建桩基成孔会导致土体应力释放,在开挖区附近引起土体发生侧向位移,导致邻近既有线路基发生不均匀沉降或桥梁偏移,对既有铁路结构和列车的安全运营产生不利影响。针对南昌地区典型的二元地质条件,依托昌景黄高铁项目,本文通过现场实时监测分析新建桩基施工对邻近土层的影响,并结合室内试验及现场实测数据修正土体小应变硬化(HSS)模型参数;在此基础上,利用PLAXIS3D有限元软件建立桩基成孔的三维计算模型,对南昌地区桩基施工所引起的邻近土体位移变化进行分析。主要研究工作如下:(1)依托昌景黄高铁项目,采用现场原位监测的方法研究回旋钻孔灌注桩施工过程所引起的桩周土体位移及邻近墩台位移变化,分析自由场与非自由场条件下各施工阶段对桩周土体位移的影响规律。实测数据表明:桩基施工过程中,桩基成孔阶段对邻近土层影响最大;(2)基于土体HSS模型分析了桩基施工过程各阶段的土体位移变化规律,并与实测数据进行对比。结果表明有限元数值模拟的桩基施工各阶段所引起的桩周土体位移变化规律与实测数据基本一致。单桩成孔距桩边缘5m处,现场实测得到的桩基施工所引起的桩周土体水平位移最大值为0.68mm,数值模拟得到的最大值为0.67mm,两者差值为2%,总体实测结果要略大于数值模拟的计算结果。桩基施工所引起的不同深度处的土层位移最大值发生在粉质粘土层。(3)建立桩基成孔数值模型,将土层简化为上软下硬的二元地质条件。研究分析不同桩径、桩长、不同施工顺序及不同重度泥浆护壁下的桩基成孔所引起的桩周土体位移变化。计算结果发现:泥浆重度对桩基成孔所引起的桩周土体位移变化影响最大,桩径影响其次;在一定范围内,不同泥浆重度与桩周土体位移最大值变化呈现线性变化规律。因此,邻近线施工过程中,在条件允许的情况下通过调整泥浆重度及控制桩径的方式,可有效控制桩基施工对邻近土层的位移影响。
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