大型深基坑施工对超近距桥墩影响的数值分析

彭建和

(1.安徽省·淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠 233002;2. 安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽 合肥 230088)

大型深基坑施工对超近距桥墩影响的数值分析

彭建和1,2

(1.安徽省·淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠 233002;2. 安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽 合肥 230088)

以某邻近高架桥墩的新建大型深基坑工程为背景，采用FLAC3D进行数值模拟，并通过计算结果分析了大型深基坑工程施工对既有超近距高架桥墩结构的影响，得出了不同距离桥墩水平及竖向变形规律，并提出了具体的建议措施。

高架桥墩；基坑；数值分析；结构变形

0 引 言

大量的新建地下工程，时常出现在已有建构筑物邻近处开挖基坑的情况，基坑施工必然对邻近建构筑物产生不利影响，甚至造成损坏，影响已有建构筑物的使用安全，为降低基坑工程施工过程中各质量事故的发生概率，确保工程按期完工，在工程施工前开展基坑施工对周边建构筑物结构安全影响评价是十分必要的。本文以某超近距高架桥墩的新建大型基坑工程为背景，采用FLAC3D进行数值模拟，并通过计算结果分析了基坑工程施工对已有高架桥墩结构的影响。

1 工程概况

新建大型深基坑总长167.8m，地势西高东低，道路坡度明显，小里程侧端头井覆土厚度3.88m，底板埋深20.05m；大里程侧端头井覆土厚度3.2m，底板埋深17.47m，标高约10.6m。本工程主体结构采用明挖顺筑法施工，1号出入口采用暗挖法施工，2、3号出入口采用明挖法施工。

邻近桥墩主桥采用柱式墩，矩形断面，主桥桥墩平面尺寸为1.7m×1.7m；大跨度桥墩2.0m×2.0m；桥台采用U型台。上部结构标准跨径(不大于40m)采用大悬臂等截面预应力混凝土连续箱梁，单跨跨径40m～50m时采用大悬臂变截面预应力混凝土连续箱梁。主桥标准宽25.5m，设置集散车道段

图1 深基坑与高架桥墩位置关系平面图

宽32.5m，两侧接匝道段宽43.5m，匝道宽8.5m。基础采用钻孔灌注桩，按摩擦桩设计，桩径为1.5m和1.2m两种。承台厚度采用2.5m、2.0m。支座采用球型支座，支座预埋钢板采用Q235C钢板，伸缩缝采用80和120梳齿形桥梁伸缩缝。桥面铺装上层采用4cm厚SMA-13，中层采用5cm厚中粒式改性沥青混凝土SBS(I-D) (AC-16C)，下层为8cm钢筋混凝土，下层与中层之间设防水层。具体位置关系如图1所示。

2 数值模拟

2.1 计算模型

计算模型如图2所示。采用FLAC3D软件进行模拟，模型约有35×104个6面体单元，土体的左右侧面设水平X向约束，前后面设水平Y向约束，底面设竖向约束，上表面自由。深基坑支护结构型式较为复杂，仅考虑重点支护结构，包括钻孔桩、各开挖分层内横向支撑等。图3给出了新建深基坑FLAC3D支护模型，其中钻孔桩以连续墙等效模拟，其他结构形式采用FLAC3D中beam单元进行处理，深基坑主体共4层支护，2、3号出入口分别计2、3层支护。

图2 新建深基坑FLAC3D模型

图3 新建深基坑支护模型

模拟开挖工序根据支护间距进行，分5步开挖。土层计算参数详见表1，基坑支护参数详如表2所列。基坑支护参数如表2所列。

表1 新建深基坑地层参数

表2 深基坑支护参数

2.2 计算结果分析

图4 基坑邻近建筑物变形控点分布

本文主要对已有高架桥墩结构进行分析，分析基坑开挖导致桥墩结构的变形。基坑附近高架桥桥墩变形控制点分布如图4所示，高架桥桥墩控制点变形如图5、图6所示，具体每步开挖造成的变形值如表3所列。由图5、图6及表3知桥墩以水平变形为主，基坑开挖前3步，桥墩竖向变形以抬升为主，从第4步开始，竖向变形转变为以沉降为主，但总沉降量微弱，体现出桥墩可以具有较好的稳定性。

表3 高架桥桥墩控制点变形 mm

3 结 论

本文通过FLAC3D模拟新建大型深基坑的开挖，分析其对既有超近距桥墩结构安全的影响，得到以下结论：

(1)桥墩以水平变形为主。最大水平变形约为4mm水平，竖向变形不足0.4mm，未超出文[2]中规定的永久作用中基础变位即桥墩差异沉降值为10mm的要求，施工时建议按文[3]相关要求对邻近桥墩处基坑水平变形进行严格检测；

(2)基坑开挖前3步，桥墩竖向变形以抬升为主。体现地层强烈的回弹特性或南侧作用于横向支撑的挤压作用，此外该变形性质也与桥墩刚度密切相关，从第四步开始，竖向变形转变为以沉降为主，但总沉降量微弱，体现出桥墩可以具有较好的稳定性。

[1] 孙书伟,林杭,任连伟.FLAC3D在岩土工程中的应用[M].北京:中国水利水电出版社,2011.

[2] JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[3] JGJ 8-2007，建筑物变形测量规范[S]．

(责任编辑 陈化钢)

Numerical simulation influence of large deep foundation pit adjacent excavation on viaduct pier

PENG Jian-he1,2

(1.Anhui and Huaihe River Hydraulic Resources Research Institute，Bengbu 233002,China;2.Anhui Construction Engineering Quality Supervision and Inspection Station, Hefei 230088, China)

Based on a deep foundation pit engineering close to viaduct pier, the influence of excavation on viaduct pier are stimulated by FLAC3D. Different distance cases between deep foundation and viaduct pier are discussed. The horizontal and vertical deformation law of viaduct pier are obtained. The numeric simulation results and analysis can be adopted for relevant projects.

viaduct pier; foundation pit; numerical analysis; deformation

2015-05-15；

2015-05-20

彭建和(1974-)，男，安徽太湖人，硕士，正高级工程师，主要从事建设工程的检测、鉴定等。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.03.001

TU94

A

1671-6221(2015)03-0001-04