隧道穿越建筑物对桩基承载能力的影响_刘勇
地铁隧道盾构法施工对桩基变形与内力的影响
地铁隧道盾构法施工对桩基变形与内力的影响①王炳军1,李 宁2,柳厚祥2,韩 煊3,党 彦4(1.山东科技大学资环学院,山东青岛266510;2.西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;3.北京市勘察设计研究院,北京100038;4.青岛滨海学院,山东青岛266555)摘 要:通过数值仿真试验,分析了盾构法隧道施工引起的单桩桩身变形、轴力、弯矩随不同的桩洞距离、桩端与水平洞轴线的相对位置、桩型的变化规律,对群桩进行了数值仿真试验。
试验结果表明,开挖后桩身发生倾斜变形,桩身内力发生明显变化,且桩端与水平洞轴线的相对位置与桩端土性的不同对桩身内力变化有明显的影响;开挖引起的双桩的桩身内力相对于对应位置的单桩均减小,且由于前桩的遮挡作用,隧道开挖对双桩后桩的影响大大减弱。
关键词:盾构法隧道;桩;数值仿真试验;变形;内力中图分类号:U455.43 文献标识码:A 文章编号:1672-7029(2006)03-0035-06E ffects of shield tunneling on adjacent existing loaded pile foundationsW ANG Bing2jun1,LI Ning2,LI U H ou2xiang2,H AN Xuan3,DANG Y an4(1.Shandong University of Science and T echnology,Qingdao266510,China;2.X i’an University of T echnology,X i’an710048,China;3.Beijing G eotechnical Institute,Beijing100038,China;4.Qingdao Binhai University,Qingdao266555,China)Abstract:A numerical analysis is carried out to determine the response of both single piles due to shield tunneling.In the single piles analysis series of factors are considered,namely the distance from pile to tunnel,the pile end position relative to the horizontal tunnel axis,the pile type including friction pile and end bearing pile etc.Numerical results indicate that slip deformations and significant internal forces are induced in adjacent piles due to tunneling.The posi2 tions of pile end relative to the horizontal tunnel axis have a larger effect on the deformations and internal forces of ad2 jacent piles.Internal forces is reduced with a certain extent related to that of the single piles located at the equal hori2 zontal distance from the tunnel.And the effects on the rear pile of double piles are m ore significant due to the shelter from the front pile.K ey w ords:shield tunneling;pile;numerical simulation tests;deformations;internal forces 在繁华的市区内修建地铁隧道,隧道开挖不可避免地会对邻近结构物的基础产生影响。
盾构地铁隧道侧穿既有桥梁桩基的影响分析
盾构地铁隧道侧穿既有桥梁桩基的影响分析摘要：近年来，随着中国经济高速的发展，城市人口越来越密集，各大城市地下轨道交通建设进入规模化发展阶段，随着地铁项目建设，不但可以有效缓解城市交通拥堵问题，保障市民快速方便出行，还可以带动城市周边发展，将城市中心主流人口向城市周边分流，这不仅促进城市持续健康的发展，而且成为一个城市现代化水平和经济发展的重要标志。
地铁隧道开挖是一个极其复杂庞大的工程，它受地质构造、周边环境、施工技术以及众多不确定性因素影响，进一步了解隧道开挖都周边环境的影响，对掘进施工的参数优化有着重要的现实意义。
关键词：盾构隧道；地形变形；轨道交通；桥桩基础；控制措施引言中国是目前全球城市轨道交通运营里程最长的国家。
根据中国城市轨道交通协会统计信息，截至2018年末，中国内地共计35个城市开通城市轨道交通，运营线路185条，运营线路总长度5,761.4公里。
2018年新增运营线路20条，新增运营线路长度728.7公里。
对于地铁的大量的新建，施工将不可避免穿越或临近桥梁、铁路、既有建筑物，地铁朝着结构复杂、规模大的方向发展，施工的环境越发的复杂多变。
由于工程技术、管理不善原因致使基坑事故频发，导致的伤亡和经济损失也随之而来。
因此，地铁盾构隧道施工期间，监控预测周边土层产生的位移变形和沉降，制定一套完整有效的防控措施方案，以减小周边土体扰动为目的，对保证既有地下管线及地下结构的安全非常有利。
1 盾构施工引起的地层变形规律及其邻近桥桩的影响1.1 盾构施工引起的土体位移变化机理盾构隧道掘进所造成的地表沉降一般可以分为5个阶段[1]，依次是初期沉降、掘进面沉降、盾尾沉降、盾尾空隙沉降和长期延续沉降。
目前研究中，地层位移的影响因素[2]主要有：覆土层厚度、地层变形模量、土体损失、盾构掘进速度、施工因素等。
盾构隧道的施工是一个复杂的过程，在施工过程对周围土体的影响是多方面的。
按照开挖方向可以分为四种[3]，分别是固结区、卸荷扰动区、剪切扰动区以及挤压扰动区。
隧道近接施工对既有桩基影响的研究进展
７ ２
道
建
筑
Ｒａｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇ ｉｗａ ｇｎｅ ｒｎ
文章 编 号 ：０ ３ １９ （ ０ １ ０ —０ ２ ０ １ ０ —９ ５ ２ １ ） ７ ０ ７ —３
隧道 近 接 施 工对 既 有 桩 基 影 响 的研 究进 津 市 市政 工 程 设 计 研 究 院 滨 海 分 院 ， 津 天 天 ３ ０５ ） ００ １
其 突 出
。隧 道 “ 接 施 工 ” 引起 周 围 地 层 的 变 近 会
形 ， 而 引起 隧道顶 部或 临 近桩基 的 附加变 形 和 内力 ， 从
并 可 能降 低其承 载 能力 ¨ 。 。科 学地 预 测 和 评 估 近 接
施 工 引起 的桩基 附 加 变形 和 内力 变 化 ， 利 于 保 障 既 有
有结 构 的安 全 ¨ 。。 隧道近 接施 工影 响 的 预 测 与控 制 ， 已经 成 为 学 术 界 和工 程 界 普 遍 关 心 的课 题 。 王 成 等 … 研 究 了 隧 道 近 接施 工桩基 的安 全系 数 ， 结 了安 全 系数 的变 化 规 总 律 。 黄茂 松 等 在 Ｃ ｅ ｈ ｎ和 Ｌ ｇｎ ｔａ ｏ ａａｈｎ等人 研 究 的基 础 上 ， 出了近 接施工 影 响分析 的二 阶段 解析 法 ， 被 提 并 王 鑫 和 刘 小 兵 用 于 确 定 不 同地 层 条 件 下 的 桩 隧 临 界距 离 。杨超 ， 川 何 ， 永 平 和杨 晓杰 等 通 杨 过 三维 数值 分析 方法 研 究 了深圳 地 铁 一 号 线 、 州 地 广
随 着经 济和 社 会 的快 速 发 展 ， 市 用 地 紧 张 的 问 城
题 逐渐 突显 ， 轨道 交 通 等 地 下 空 间 的开 发 利 用 应运 使
建筑工程桩基工程施工的质量控制探析 刘勇
建筑工程桩基工程施工的质量控制探析刘勇摘要：桩基工程在建筑工程中占有重要地位，在具体的施工过程中，桩基施工会出现许多缺陷和问题，本文针对桩基工程中的具体出现的问题进行探讨和分析，以进一步提高建筑工程的质量。
关键词：建筑工程；桩基工程；施工质量；问题引言桩基工程在建筑工程中用途比较广泛，通过将整个建筑的荷载力传递到受力层从而保证整个建筑的质量，尤其是在松软土层上，更是能够大大保证建筑的安全性，使用桩基对土层进行加固，保证施工的正常进行。
因此桩基工程在建筑工程有着无可取代的作用，只有确保桩基工程的质量，后续工作才能安全有效地展开。
一、桩基工程中常见的质量问题及原因问题类型混凝土质量倾斜角断桩断接占比（%） 20 45 25 10桩基施工的质量受很多方面的影响，在土质柔软、地质情况差的施工现场，往往通过桩基础来提升荷载能力。
在复杂的施工条件下，由于桩基工程本身对施工技术的高要求及精密的施工程序的需要，可能会出现很多问题。
可能是施工人员对施工现场情况掌握的不精确，也可能是桩基设计不合理，亦或是施工人员本身技术不足以达到桩基的基本要求等等一系列复杂多变的原因导致无法保障桩基工程的质量，因此在实际的施工现场需要对问题进行严密的探索和分析。
1.桩基工程顶部的混凝土质量出现缺陷在桩基工程施工时，最后的部分会在桩基顶部浇筑一定量的混凝土以确保安全和稳固，但是如果当施工的地点在水面以下，由于浇筑过程会产生大量的泥浆积累，不仅给施工过程带来不便的影响，还会使混凝土夹泥量超出施工所要求的标准，大大影响混凝土强度使其无法达到施工要求。
除此之外，在进行钢护筒的预埋和拔除作业时，如果产生疏忽，人员未能按照相应作业标准进行作业势必将对混凝土产生破坏，从而在整体上影响桩基顶部的混凝土质量【1】。
2.桩体倾斜角度过大在桩基工程施工中，多数是预制桩体本身的质量有瑕疵，在进行桩基作业时桩体变形，使得桩体倾斜。
桩锤、桩身以及桩帽在中心线上的位置没有对称，受力后导致桩体重心偏离从而使得桩体倾斜。
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析摘要：随着地铁隧道大规模的建设，由此带来的安全问题一直是社会关注的热点，鉴于地下工程的隐蔽性和地质勘察不详细等因素，近年来地铁施工引起的地表坍塌事故频发．通过对国内外地铁隧道安全事故分析，将事故原因分为以下４大类：地层失稳、不良地质体、地下管线及施工管理．在北京、成都等城市地铁施工中发现了大量地层空洞，并且在地铁隧道施工过程中由于空洞、水囊等不良地质现象而发生突泥、突水、坍塌等事故屡见不鲜．关键词：隧道施工；邻近桥梁桩基变形；影响；加固效果；分析引言城市地铁隧道工程建设过程中不可避免地会下穿既有高架桥等构筑物，当隧道与高架桥的桩基距离较近时可能会影响高架桥的安全，为了对这一问题进行分析，国内一些学者作了相关研究，例如，依托某隧道下穿高速公路桥梁段，采用三维有限差分法研究隧道动态施工引起的地表沉降以及桥梁桩基变形的规律，将数值模拟结果与现场监测结果进行对比分析验证方法的正确性和有效性;以某项目为背景，采用ABAQUS有限元软件，通过二维和三维有限元模型对桥梁桩基施工全过程中地铁隧道及其周围土体的变形情况进行分析;基于Abaqus软件建立桥－隧三维数值计算模型，对城市公路隧道近接桥梁桩基段施工进行模拟，得到大跨浅埋暗挖公路隧道施工对地层的影响规律，并研究高压旋喷桩加固措施对桥梁桩基变形的影响。
1 TBM隧道施工对围岩及地表影响纵观各隧道工程建设，多以盾构法、全断面硬岩隧道掘进机（TBM）掘进法、钻爆法为主。
城市轨道交通的线路选择往往受制于城市规划、地层条件以及建（构）筑物等周边环境的影响，其线路设计会出现大纵坡线路。
TBM迎坡掘进时地表出现明显的沉降槽，沉降槽形式为“单峰”形式，且沉降曲线形状近似高斯曲线；（2）地表沉降曲线呈轴对称分布，在两隧道距离中轴线处地表沉降值达到最大值，远离两隧道距离中轴线的位置处沉降值逐渐减小；（3）TBM掘进坡度越大，地表沉降值越小，尤其是地表沉降峰值变化最为明显；（4）根据地表沉降折线图分析，坡度对地表沉降表现为坡度每增加20‰，地表沉降最大递减量为0.05mm。
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析摘要：近几年来，随着城市化进程的加快，城市规模不断扩大，随着地下建筑物的增多，隧道建设项目日益增多。
但隧洞工程施工的开挖不可避免地会引起周围土层的变化，当工程施工中有桥梁工程时，土层的变化会给桥墩带来不利影响，如不及时加固，将造成工程事故。
近年来，由于隧道施工对相邻桥桩基础的影响，引起了越来越多的关注，加强相邻桥桩基础的加固工作已越来越引起重视。
所以，开展隧道施工对邻桥桩基础的影响及加固分析研究是十分必要的。
关键词：隧道施工;邻近桥梁桩基;影响;加固效果前言：随着中国城市化的不断加快，土地资源日益紧张，城市交通问题也越发严重，现有的交通已经很难满足出行要求。
近年来，全国各地都在兴建城市地铁，为解决大都市交通困难的问题，充分利用城市地下空间，开辟新的交通通道，增加交通面积，城市地铁建设尤为重要。
城市地下多为软弱土质，在地铁修建的过程中，会对周围土体产生扰动，使土体应力发生改变，进而诱发地层沉降。
地层的水平位移和沉降会影响到邻近的其它地下结构设施，如上部结构物基础、地下管线等。
1.隧道施工概况对隧道施工中应充分认识其影响因素和主要特征，为后续施工的顺利进行打下坚实的基础。
隧道施工时，经常会涉及到挖洞、爆破等，也需要结合盾构施工技术，在隧道施工时，先用盾构机进行施工，对地表进行有效挖掘，在这一过程中要采取相应的防护措施，避免后续施工时出现塌陷问题。
隧道开挖施工过程中，极易对周围建筑物产生不同程度的影响，在实际工作中需加强施工工艺的合理控制，在实际施工中应根据地质情况及铺盖厚度等多方面的因素，提出优化决策措施，以经济、技术的多方位比较，达到提高隧道工程效果与水平的目的。
此外，在隧道施工中，应加强对附近建筑物的影响分析，以避免对周围建筑物造成一定的破坏，确保地铁工程顺利进行。
2.隧道施工对邻近桥梁桩基的影响2.1隧道建设对桥梁承台的影响因为隧道工程与桥梁相邻，所以，在研究隧道施工对邻桥桩基础的影响时，有必要分析隧道施工对桥墩的影响。
隧道施工对临近桩基影响的数值分析
隧道施工对临近桩基影响的数值分析胡锡鹏;刘拴锭;马思伟;彭朝阳【摘要】以重庆轨道交通环线区间隧道下穿既有结构桩基为背景,利用有限元分析方法,对隧道施工影响下桩基变形受力进行研究.通过数值分析得出以下结论:隧道开挖通过土体变形对桩基产生影响,开挖过程中隧道、土体和桩基三者之间形成有机的相互作用体系;隧道施工对建筑物桩基的变形受力影响与其距隧道中线距离密切相关,离隧道中线越近,桩基沉降越大;桩身轴力的影响主要与桩身周边土体相对竖向位移有关.通过数值分析结果和现场监控量测数据对比发现,二者所反映的规律基本相同,因此,得出的数值分析结果可为今后类似工程提供借鉴.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2018(021)008【总页数】4页(P125-128)【关键词】隧道工程;桩基变形;桩基承载力;数值模拟【作者】胡锡鹏;刘拴锭;马思伟;彭朝阳【作者单位】中交第一公路工程局有限公司,100024,北京;中交第一公路工程局有限公司,100024,北京;中交第一公路工程局有限公司,100024,北京;中交第一公路工程局有限公司,100024,北京【正文语种】中文【中图分类】TU433随着我国城市的高速发展，地铁已成为缓解城市交通的最有效工具之一。
而地铁往往穿越城市密集建筑物群，需要在已有建(构)筑物下或附近进行施工,由此隧道施工将不可避免地对临近桩基产生影响。
现有研究表明，隧道施工会不可避免地对周边地层产生扰动，进而对其周边建(构)筑物产生影响。
当隧道穿越或近邻既有桩基时，隧道、周边土体及桩基将不可避免地产生相互影响。
国内外对隧道开挖引起的桩基变形研究较多，文献[1]采用数值分析方法研究了非均质土条件下盾构隧道施工对邻近承载桩基的影响规律。
文献[2]以天津地铁盾构施工为工程依托，研究了隧道开挖对桩基础的影响。
文献[3]通过模型试验分析了膨胀土地基中隧道施工引起的桩附加沉降、附加弯矩与轴力的变化规律。
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析_1
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析发布时间：2021-12-07T08:01:42.391Z 来源：《建筑实践》2021年23期作者：冯鑫郜洋[导读] 经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多冯鑫郜洋浙江交工集团股份有限公司，浙江杭州 310011摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。
在地铁施工中，想要更好的维护周围的建筑与桥梁稳定性，应当积极探究地铁随隧道挖掘过程中，对附近建筑与乔装的影响，遵循土质迁移变化规律，在明确的桥梁迁移基础上，制定合理的下降掌控措施。
现阶段，我国地铁施工急需解决的问题主要包括，明确桥梁变形的影响要素，合理掌控桥梁变形策略，保障地铁施工的安全性与合理性，推动我国交通事业的可持续发展。
本文就隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果展开探讨。
关键词：隧道施工；邻近桥梁桩基变形；影响引言随着盾构施工技术的不断完善，盾构法在地铁施工中得到广泛应用。
在地铁选线时，通常的做法是依路选线，这大大增大了与城市桥梁交汇的概率。
因此，地铁区间隧道施工对桥梁桩基影响的研究具有十分重要的意义。
1工程概况某城市地铁隧道工程下穿既有高架桥，由于高架桥的两个独立桩基邻近拟建隧道，因此需要考虑隧道施工对桥梁桩基的影响。
图1为拟建隧道与既有桩基之间的位置示意图。
已知拟建隧道外直径为6．0m，衬砌厚度为50cm，双隧道之间间距为15．0m，左右侧桩基均为10个Φ1．5m的钻孔桩构成，桩深约65m，且左右桩基与隧道最小距离均为8．5m。
左右两侧拟采用20根Φ1．5m的钻孔隔离桩进行加固处理，隔离桩的桩心距取1．5m，总加固长度为30m，隔离桩距离隧道外围最近距离为2m，桩长为40m。
图1隧道与桩基位置示意图2地铁施工与邻近桥梁的作用关系当地铁施工邻近既有桥梁时，地铁结构、土体、桩基以及上部结构之间存在着复杂的相互作用关系。
地铁施工不可避免地对土体产生扰动，引发不同程度的地层位移和变形。
盾构近距离穿越高架桩基的施工影响与保护措施
盾构近距离穿越高架桩基的施工影响与保护措施发布时间：2021-05-24T07:08:47.451Z 来源：《防护工程》2021年4期作者：李强[导读] 随着现阶段我国经济的不断提升，人民的生活水平也在不断的提升，对于城市的规划建设也得到了广大居民的重视。
杭州市地铁集团有限责任公司 310000摘要：随着现阶段我国经济的不断提升，人民的生活水平也在不断的提升，对于城市的规划建设也得到了广大居民的重视。
在现代化的高层建筑当中，桩基基础的施工方式较为常见。
对于桩基周围的盾构穿越或者经过的时候所造成的影响需要保持高度的重视，从而避免底层的移动作用在桩基当中，对于其桩基的承载能力和稳定性形成威胁。
在本文当中，首先对盾构机的种类及盾构施工基本原理进行了概述；其次对盾构近距离穿越高架桩基的施工影响做出了分析；最后对实际应用做出了研究和探析。
关键词：高架桩基；盾构；施工影响在现代化的城市道路建设当中，桩基的应用范围相对较广，需要保证其稳定性，在施工过程当中，盾构法属于一种常见的施工方式，其具有高效率、机械化程度较高且适应力相对较强的特点，在城市的高层建筑以及高架桥梁得到了相当广泛的应用。
在盾构施工过程当中，经常会出现近距离穿越高架桥的桩基现象，对于周围的土地和桩基会造成一定程度的影响，甚至改变周围土体的应力状态，最终影响桩基的变形程度和受力程度，甚至影响上部建筑的稳定性。
因此在这个过程当中，需要采取有效的保护措施，从而保证其建筑质量。
一、盾构机的种类及盾构施工基本原理概述在盾构机的分类方面，盾构机的种类相对较多，因此需要根据不同的方式来对其进行分类，一般情况下可以根据平衡开挖面前方水土压力的方式进行分类，可以分为土压平衡式、泥水加压式、压缩空气平衡式、机械支撑稳定式、敞口开胸式以及混合式等几种类型。
在我国现阶段当中，盾构机主要分为土压平衡式盾构机和泥水加压式的盾构机两种类型。
在泥水加压式盾构机的使用过程当中被用于含水量相对较多的软土土质当中，土压平衡式的盾构机主要用于冲击黏土、砂质土、砂、砂砾、卵石等多种类型的土质当中，是在泥水加压式的盾构机基础上进行改良而来的，其工作效率相比较，泥水加压式盾构机效率相对较高。
论隧道施工对周围桩基的影响与控制
论隧道施工对周围桩基的影响与控制作者：高立民来源：《现代商贸工业》2008年第11期摘要：首先讨论了隧道施工对周围桩基的不利影响分析；然后利用有限差分软件，分析了既有群桩（2×2）受隧道施工的影响，考虑了桩长、桩距隧道间的水平距离等因素变化时桩及桩间土的响应；最后总结了几种常见的桩基控制保护措施。
关键词：隧道；群桩基；施工；影响中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）11-0392-020 前言当隧道施工近接已有群桩施工时，会打破承台、桩及桩间土三者之间原有的平衡，使桩处于被动受荷状态，在桩基中引起附加应力，这将对桩基的承载机制与变形特性产生不利影响，进而影响到上部结构的安全和正常使用。
隧道掘进过程会引起地层损失，产生地层移动，导致隧道周围土体的应力应变状态发生很大变化。
1 隧道施工对周围桩基的不利影响分析当桩端位于隧道水平轴线以上时，桩周土体发生向下的位移，会使桩周产生负摩擦力，桩身轴力增加，沉降增大，桩端土的端承作用降低，桩的承载能力下降，此时桩体以沉降变形为主，侧向弯曲变形和水平变形为辅。
当桩端位于隧道水平轴线以下时，轴线以上桩周土体向下位移，使桩体发生沉降，轴线以下桩周土体发生隆起，使桩体向上位移，如图1所示，此时桩的两端受压，桩体以侧向弯曲变形和水平变形为主，竖向沉降变形为辅。
在垂直于桩体纵轴方向，由于桩体具有一定刚度，隧道周围土层的移动会因为桩的遮拦作用而发生变化，靠近隧道一侧的桩周土体移动较大，可能会与桩体发生脱离，桩侧土压力大幅度减小，而远离隧道一侧的桩周土体移动较小，土体与桩体没有发生脱离或者脱离程度较小，桩侧土压力变化不大，这样桩体两侧存在较大的土压力差，也会引起桩体发生水平位移和弯曲变形。
当隧道由远逐渐向桩基位置掘进时，桩身的内力和变形会逐渐增大；当隧道掘进至桩基位置时对桩基的影响最不利，即桩的内力和变形最为明显；当隧道由近逐渐远离桩基位置而向前掘进时，桩身的内力和变形逐渐趋于稳定。
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２０１３ 年第 ２ 期（３ 月）第３１ 卷
６９
隧道与地下工程
Tunnel & Underground Engineering
图 3 为 4 种桩顶荷载情况下桩侧摩阻力沿桩身 的分布规律。
在不同的桩顶荷载下，侧摩阻力的分布规律基本 相同。 由于隧道开挖引起地表沉降大于基桩沉降，导致
b）L = 10 m
c）L = 15 m 图 2 隧道侧穿不同桩长桩基地表沉降图
桩侧负摩阻力的产生，负摩阻力呈现先增大后减小的 趋势，逐渐过渡到正侧摩阻力。 但桩顶荷载对不同桩 长基桩侧摩阻力的影响并不完全相同。 如图 3a）所示， 对于 L = 5 m 的桩基，当桩顶荷载小于 250 kPa 时，负侧 摩阻力随着桩顶荷载的增大而减小，中性点上移，正侧 摩阻力随着桩顶荷载的增大而增大；当桩顶荷载增大 到 500 kPa 时，桩侧负摩阻力突然增大，正摩阻力减小， 中性点下移到 3 m 处。 而对于 L = 10 m 和 15 m 的桩基 （图 3b）和 c）），随着桩顶荷载的增加，负摩阻力减小， 正摩阻力增加，中性点位置上移。 且对于 L = 15 m的桩 基 ，在 桩 身 10 m 处 即 隧 道 中 心 处 ， 正 侧 摩 阻 力 达 到
[5] Van Hasselt D R S， Hentschel V， Hutterman M et al. Amsterdam’s North/South Metroline [J]. Tunnelling and Underground Space Technology，1999，14（2）：191-210.
现了不同程度的负摩阻力，且负摩阻力沿桩身先增大 后减小，到一定深度时转化为正摩阻力，此处即为桩 基的中性点。
随着桩长的增大，负摩阻力的值增大，且中性点的 位置逐渐下移，但下移的幅度减小。 桩长由 5 m 增加到 10 m，中 性 点 由 1 m 处 下 移 到 5 m 处 ，而 桩 长 增 大 到 15 m 后，中性点的位置仅下降了 1 m，在桩身 6 m 处。 另一方面，虽然桩基正摩阻力也随桩长的增大而增大， 但不同的桩长，正摩阻力沿桩身的分布规律有所不同。 对于 L = 5 m 和 10 m 的桩基，侧摩阻力沿桩身 一直增 大，而对于 L = 15 m 的桩基，侧摩阻力沿桩身呈现先增 大后减小的趋势。 图 2 是隧道侧穿 3 种不同桩基时的 地表沉降图。
关键词：隧道；侧穿桩基；侧摩阻力；数值模拟；桩端阻力
中图分类号： U 456.3
文献标志码： B
文 章 编 号 ：1009-7767 （2013 ）02-0067-04
The Influence of Tunneling Below Buildings on Pile Bearing Capacity
对于桩基础，其承载能力由桩端阻力和侧摩阻力 两部分组成[3]。 根据桩的荷载传递过程，在桩身下沉的 过程中，桩侧阻力首先发挥作用，桩侧摩阻力的发挥 需要的桩土之间相对位移较小，而桩端阻力的发挥则 需要较大的桩土相对位移来支持。 在桩基承受荷载的 过程中，桩基与桩周土产生一定的桩土相互位移以后， 桩端阻力和侧摩阻力之和与桩基承受的荷载达到平 衡。 而在隧道开挖过程中，由于桩端和桩周土体受到了 扰动，桩基与土体之间的平衡状态被打破，为重新达 到新的平衡，桩基要进行相应的调整，因此桩基相应 地产生了位移和变形。 当位移和变形超过一定限度时， 就会影响结构的安全，造成事故。
利用数值模拟软件对隧道开挖侧穿桩基进行模 拟。 隧道采用浅埋暗挖法施工，开挖断面为圆形，半径 为 2 m，隧道拱顶距地表 6 m。桩基横断面为圆形，桩径 0.5 m，桩长分为 5，10，15 m，桩基轴线与隧道中心相距 4 m。 计算参数见表 1。
Байду номын сангаас
表 1 土体和桩基物理参数表
项目
土体 桩基
密度/ （kN·m-3）
20 24
弹性模量/ MPa 30
25 000
泊松 比 0.3 0.2
粘结力/ kPa 30
内摩擦角/ （°） 30
2 结果分析 2. 1 桩长对桩基侧摩阻力的影响
对于桩基础，侧摩阻力是其承载能力的重要组成 部分，而当桩周土的沉降大于桩基沉降时，则会产生
２０１３ 年第 ２ 期（３ 月）第３１ 卷
６７
Liu Yong
随着城市地下空间越来越拥挤，在城市地铁建设 中，新建地铁往往需要通过已建的建（构）筑物，必然 会对已建建（构）筑物的稳定性和安全性产生影响。 因 此，如何在修建地下工程过程中保证地下结构的安全 是亟待解决的问题。
已建地下结构与周围土体相互作用，已经达到了 平衡状态，而新建地下隧道的开挖，改变了当前土体 的应力应变状态，引发地层的位移和变形，使得已建 地 下结构的受 力状况发生 变化[1]。 由于 隧道施工往 往 会引起较大范围的土体侧向和竖向变形，甚至对埋置 深度较大的桩基础影响更大，当桩基与隧道的相对位 置 较 近 时 ，这 种 影 响 往 往 更 为 严 重 [2] 。
隧道与地下工程
Tunnel & Underground Engineering
负摩阻力，对桩基产生不利影响。 图 1 为隧道侧穿 L = 5，10，15 m 长度的桩基时，桩基侧摩阻力沿桩身的分布 规律图。
如图所示，由于隧道的开挖，3 种桩长的桩基都出
a）L = 5 m
图 1 不同长度桩基侧摩阻力沿桩身的分布规律
６８
２ ０ １３ Ｎｏ．２（Ｍａｒ ．） Ｖｏｌ．３ １
隧道与地下工程
Tunnel & Underground Engineering
a）L = 5 m
a）L = 5 m
b）L = 10 m
b）L = 10 m
c）L = 15 m 图 3 不同桩顶荷载情况下侧摩阻力沿桩身分布规律
最大值，然后减小。 综上所述，对于不同长度和桩顶 荷载的桩基，隧道开挖对其侧摩阻力的分布规律影响 不同。 2. 3 桩顶荷载对桩基桩端阻力的影响
隧道与地下工程
Tunnel & Underground Engineering
隧道穿越建筑物对桩基承载能力的影响
刘 勇 1，2
（1. 北京市市政工程研究院， 北京 100037； 2. 北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司， 北京 100037）
摘 要：利用数值模拟方法研究浅埋隧道穿越桩基时，不同桩长的桩基在各种桩顶荷载条件下侧摩阻力和桩端阻力的变
[4] Teunissen E A H， Hutteman M. Pile and surface settlements at full scale tests North/South metro line Amsterdam. Negro Jr. Ferreira [C]//Tunnels and Metropolises. Rotterdam ： Balkema， 1998：981-986.
3）由 于 隧 道 开 挖 使 得 桩 底 持 力 层 下 沉 ，从 而 造 成 桩基桩端阻力的流失。 在不同的桩长及桩顶荷载情况 下，桩端阻力均呈现随着隧道开挖过程逐渐减小的变 化规律，而装端阻力的减小是桩基产生竖向沉降的重 要影响因素之一。
参考文献：
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目前，隧道开挖对桩基影响的分析方法主要有 3 种 ， 分 别 为 现 场 试 验 方 法 、 [4-6] 模 型 试 验 方 法[7-9] 和 数 值方法[10-12]，这 3 种方法各有优势。 其中数值方法已逐 渐成熟，且具有省时省力，可针对某一特性多次进行 对比的优点，在科学研究和实际工程中得到了越来越 广泛的应用。 笔者利用数值方法研究隧道开挖侧穿不 同桩长的桩基对其侧摩阻力和桩端阻力的影响，为隧 道穿越桩基的设计、加固和评估提供参考依据。 1 数值模拟计算
化。 结果表明，隧道开挖会导致桩基产生负摩阻力，随着桩长的增大，负摩阻力的值增大，中性点的位置逐渐下移，但下移
的幅度逐渐减小，而且负摩阻力会随桩顶荷载的增大而减小；另一方面，由于隧道开挖使得桩底持力层下沉，从而造成桩
基桩端阻力的流失，在不同的桩长及桩顶荷载情况下，桩端阻力均呈现随着隧道开挖而逐渐减小的变化规律。
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如图所示，由于隧道施工导致围岩受扰，产生塑 性变形或松动，进而引起地层位移。 虽然桩基也产生 了沉降，但由于地层的沉降量大于桩基的沉降量，引起 桩身下拽力，使得桩基产生负摩阻力。 对于 L = 5 m 的 桩基，只有靠近隧道一侧土体的沉降量大于桩基，而 L = 10 m 和 15 m 的桩基，靠近隧道一侧土体和远离隧 道一侧土体的沉降量均大于桩基的沉降量。 因此，隧 道侧穿 L = 5 m 的桩基时，地表沉降产生的下拽力小于 L = 10m 和 15 m 的情况，L = 5 m 的桩基桩侧负摩阻力 小于 L = 10 m 和 15 m 的负侧摩阻力。 2. 2 桩顶荷载对桩基侧摩阻力的影响
terdam： Balkema，2000：541-546. [7] Loganathan N，Poulos H G，Stewart D P. Centrifuge model test-