关于明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响研究

杨波

摘要：城市化进程不断加快，现代城市建设规模也在不断扩大，隧道工程施工建设得到发展，明挖法施工效率良好，有利于提高隧道施工效率。基于此，本文以明挖法隧道施工作为研究对象，通过建立有限元数值模型了解明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响，分析施工存在的问题，并提出降低影响的有效改进措施。

关键词：明挖法；隧道施工；近接桥梁桩基

引言：

加强明挖法隧道施工对桥梁桩基的影响分析，可以提高明挖法施工效率，防止施工过程中出现不利于施工进度的阻碍因素，满足桥梁桩基的安全性需求。根据明挖法隧道施工的详细情况，了解该方法下对近接桥梁桩基产生的侧土压力变化、桩基沉降或水平位移影响，从而丰富明挖法隧道施工方法，降低施工对近接桥梁桩基的不良影响。

1.明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响分析

1.1实践中分析方法

1.1.1建立有限元数值模型

使用明挖法进行隧道施工，探究该施工方法对近接桥梁桩基产生的影响，为了提高结构的准确性，可以建立有限元数值模型。将网络信息技术应用于研究，在三维空间内建立与明挖法隧道施工相关的有限元数值模型，在模型的支撑下分析明挖法对近接桥梁桩基的影响，是影响分析工作更具有针对性，从而提高施工人员对桩基影响的认知水平。建立有限元数值模型的时候，可以从以下角度考虑：首先，将网络技术与信息技术融合在一起，对隧道横断面的长度与深度加以测量，确定有限元数值模型尺寸，提高模型的应用价值。

其次，建立分析近接桥梁桩基影响的有限元数值模型时，综合考虑土体材料。将土体材料按照理想塑料介质分析，应用摩尔库伦理论，在土体和承台方面使用实体单元，在衬砌方面使用板单元，在近接桥梁桩基方面使用梁单元。应用有限元数值模型，分析其边界条件，不仅要对上表面进行分析，还要对底部与侧面施加反向约束，近接桥梁桩基使用古德曼接觸单元，从而对承台的水平位移现象进行科学控制。分析明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响，需要了解荷载情况，对土体与上部结构的自重深入研究，在有限元数值模型内使研究结构拥有更高的实际价值。

最后，要求相关人员有效控制有限元数值模型的建立过程。通过对明挖法隧道施工方法，了解近接桥梁桩基的实际情况，让影响分析工作有序进行，为明挖法隧道施工方案提供科学参考依据[1]。

1.1.2明挖法隧道施工过程与隧道衬砌的模拟分析

将有限元数值模型建立以后，可以对明挖法隧道施工进行模拟分析，结合隧道衬砌情况了解施工过程对近接桥梁桩基产生的影响。在模拟分析的时候需要按照以下步骤进行：（1）先了解明挖法隧道施工事情，考虑土体自重问题。建立模拟分析的时候要让近接桥梁桩基与承台激活，处理位移效果的同时使模拟分析中的土层处于应力状态，保证模拟效果达到最佳。（2）使用明挖法开挖隧道时，需要将衬砌单元激活，模拟隧道开挖与衬砌施工情况。这样做可以保证施工对近接桥梁桩基的影响是真实有效的，从而推动模拟工作的落实。（3）在隧道开挖面上加入临时性支撑。使用梁单元进行模拟，其内力按照土层侧压力情况决定。

1.2明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响结果分析

利用有限元数值模型分析明挖法隧道施工对桥梁桩基产生的影响，在模型内各个单元的配合下，得出以下分析结果：

1.2.1侧土压力变化影响桩基结构的稳定性

使用有限元数值模型可以分析隧道施工周围土体的侧移情况，分析侧土压力产生变化，会影响近接桥梁桩基结构，不利于结构的稳定性。使用明挖法进行隧道施工，也会对桩基附近的土地造成扰动，如果扰动超过一定程度，将会严重影响近接桥梁桩基的整体结构，使桩基处于危险状态[2]。

1.2.2桥梁桩基沉降问题

通过有限元数值模型的模拟情况得知，明挖法隧道施工时，对基坑的开挖会扰动近接桥梁桩基附近的土体，降低桩基侧摩阻力。施工时，新建的基坑就在近接桥梁桩基上部，该部位的侧摩阻力会受到严重影响，但是下部的侧摩阻力所受影响比较小，因此近接桥梁桩基上部会发生明显的沉降现象，相比之下，近接桥梁桩基下部受到的影响比较小，但依然对桩基的后期应用不利，会加大桩基沉降问题的发生概率。

1.2.3桥梁桩基水平位移

从有限元数值模型中得知，明挖法隧道施工时，近接桥梁桩基上部土体被扰动，土体有变化，近接桥梁桩基的稳定性受到影响。除此之外，施工时也会导致近接桥梁桩基出现水平位移现象，如果不立即制止，将会导致桩基持续在失稳状态内使用，不利于桥梁桩基的后期应用。

面对以上问题，了解明挖隧道施工方式对桩基产生的不利影响，为了降低近接桥梁桩基危险事故的发生概率，需要不断优化近接桥梁桩基性能，保持桩基结构的稳定性，并采取相应的措施提高明挖法隧道施工质量。

2.降低明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响的有效措施

2.1完善施工方案，加强对施工过程的有效控制

根据上文分析得知，明挖法隧道施工过程中如果操作不当，将会直接影响近接桥梁桩基的质量，给桩基带来不利影响。因此，施工单位需要进一步完善明挖法隧道施工方案，加强对明挖法施工的有效控制，在制定明挖法施工计划的时候必须综合考虑施工条件，制定科学合理的隧道施工发难。要求施工人员与设计人员前往施工现场，考虑施工现场的地质情况与水文情况，根据近接桥梁桩基的信息，预测方案的可行性。不仅要考虑施工方案的安全性，还需要从成本经济方面分析方案，保证最终实施的方案可以将施工对近接桥梁桩基的影响降低到最小，使桩基在后期可以安全使用。

为了消除施工中存在的安全隐患，需要施工管理者加强对施工全过程的严格控制，将相应工作认真落实，及时处理施工中发生的问题。施工人员对孔桩进行开挖的时候，需要做好支护措施。人工挖孔桩，可以采用间隔三孔跳挖方式进行，每开挖1.0m高度，立模灌注一次护壁砼，在砾质粘性土及砂质粘性土易塌壁地段，分段开挖高度控制在0.5～1.0m范围内，采用插板法开挖。孔内出土采用小型电动卷扬机提升吊桶出土，护壁模板采用外八字型钢模板，拆上节立下节循环周转使用。根据地质资料，挖孔桩未入岩，成孔由人工配合风镐、铁铲开挖。

2.2优化施工方式，注重对桥梁桩基结构稳定性的评估

为了降低明挖法隧道施工对桩基产生的影响，要求施工人员综合自身经验与技能水平，优化施工方案，保证桩基处于良好的运行状态。施工人员做好对桥梁桩基的稳定性评估，可以为土方开发工作提供参考依据，在基坑开挖施工时和完工后，均要在基坑四周施作排水沟和集水井，集水井每80m布设一个，以便及时将基坑积水排走。首先，基坑开挖到设计标高，仔细进行测量，放样及验收，严禁超挖。其次，掌握框架结构浇筑和支撑拆除的要求及操作程序，对侧墙、顶板模型支撑系统进行设计、检算，报监理业主审批准后根据施工进度提前安排备料。再次，对内部结构施工顺序，施工进度安排，施工方法及技术要求向工班及全体管理人员进行认真交底，做到人人心中有数。最后，垫层浇筑前，要针对基底情况进行基底处理，并施作接地网[3]。

总结：

总而言之，分析明挖法隧道施工的实际情况，建立有限元数值模型了解施工过程对近接桥梁桩基可能产生的影响。为了避免施工对桥梁桩基结构安全性产生威胁，建议在开挖隧道之前，做好施工的准备工作，合理优化施工方案，深入现场调查隧道实际土质情况与水文情况，使明挖法隧道施工更加科学合理，以此提升隧道施工的技术水平，增加施工的技术含量。

参考文献

[1]李平.明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响[J].智能城市，2018，4（19）：70-71.

[2]储德春.明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响及对策分析[J].交通标准化，2013（17）：49-51.

[3]梁子轩，王健，潘可明.明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响[J].市政技术，2011，29（02）：84-86.

（作者单位：重庆中环建设有限公司）