新建道路對臨近高架橋相鄰影響的控制措施討論

連小良

摘 要：建（構(gòu)）筑物的相鄰影響是新建工程設計工作中必須解決的重要問題之一。本文以某新建市政道路與相鄰地鐵高架橋的工程實例為研究背景，采用Midas-GTS軟件模擬新建道路的施工過程，分析各工況下臨近高架橋的變形及施工道路的沉降規(guī)律。基于數(shù)值模擬結(jié)果分析討論建（構(gòu)）筑物的相鄰影響的設計施工控制措施。

關鍵詞：相鄰影響;市政道路;高架橋變形;變形控制措施;擠土效應

中圖分類號：TU4? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0158-03

1引言

近年來，隨著城市基礎設施的高速發(fā)展，建筑的相鄰影響問題越來越嚴重。受城市土地的限制，眾多重要建筑之間、市政道路與地鐵高架之間距離越來越近。新建工程的施工開挖勢必會對周邊臨近建筑產(chǎn)生不利的影響，如何分析及預防開挖對周邊臨近建筑的影響成為國內(nèi)外專家關注的重點。目前，數(shù)值模擬方法是研究建筑物相鄰影響問題的應用較多且較為有效的手段。眾多專家學者對此展開研究[1-9]。本文以某城市新建的某市政道路與臨近已運行多年的高架橋的相鄰影響問題為研究對象，采用Midas-GTS軟件模擬方法，設計采用兩種不同的地基處理方法，以控制高架橋的變形為目的，分析市政道路的施工對相鄰高架橋的影響情況。本文的研究結(jié)果可為今后類似工程問題提供有利參考作用。

2 工程概況

某城市新建市政道路設計為城市次干道，新建道路旁有一已建成運營多年的地鐵高架橋，道路與高架橋走向近似平行，水平距離約為2.5～20m，其中高架橋的12號～14號橋墩與新建道路距離最近，約為2.5m，二者最近部位位置示意如圖1所示。在新建道路施工過程中有可能對橋身產(chǎn)生影響，根據(jù)規(guī)范《地鐵設計規(guī)范》[10]建議，高架橋設計單位提出新建道路施工對高架橋的影響要求：橋面豎向、橫向位移均不能超過10mm。

根據(jù)地勘報告顯示，新建道路位置地下水位較高，存在泥炭土、雜填土等不良地基土。因此，基于對臨近地鐵高架橋的保護及新建道路的技術(shù)要求，擬定設計方案，道路地基采用樹根樁進行地基處理，為控制注漿對高架橋的擠土影響，樹根樁采用鋼管注漿工藝;距高架橋較近部分道路采用灌注樁+跨線鋼混結(jié)合梁，如圖1所示。灌注樁采用旋挖成孔施工工藝。

3有限元數(shù)值模擬分析

3.1建模信息

采用Midas-GTS軟件建立新建道路及臨近高架橋部分三維模型，模型如圖1所示。選擇最不利土層作為有限元地層土，將部分較薄土層合并建模，土層參數(shù)如表1所示。

根據(jù)施工過程設計模型加載工況為：工況1鋼混結(jié)合梁下的灌注樁成孔施工、工況2鋼混結(jié)合梁下的灌注樁成樁施工、工況3路面施工、工況4鋼混組合梁施工。

3.2 計算結(jié)果分析

3.2.1 地基土變形分析

對表1中的路面變形數(shù)據(jù)進行整理分析，選取路面特征點如圖2、圖3所示。

整理數(shù)值模擬計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，左右兩側(cè)路面x、y方向的位移較小，均不超過1mm，故僅將工況2～工況4的z方向的位移標出，如圖4～圖6所示。

由圖可知，各點的豎向位移隨著施工的開展而增大。工況2之前地基土的豎向位移均不超過1mm。當工況3、4施工后，地基土豎向沉降開始增大，但最大位移未超過10mm。地基土的變形趨勢：平行于路線前進方向一側(cè)的變形趨勢是兩邊沉降小，中部沉降大;垂直于路線前進方向一側(cè)的變形是靠近已有高架一側(cè)的沉降大，遠離高架一側(cè)的沉降小。

3.2.2 橋墩變形分析

由于y方向位移較小，幾乎可以忽略不計，僅將x、z方向的位移標出，如圖7、圖8所示。

由圖7可知，在新建道路施工的作用下，臨近的高架橋各橋墩均發(fā)生了傾向施工道路一側(cè)（x軸正方向）的水平位移，水平位移隨著施工的開展而持續(xù)增大，且方向始終一致。前2個工況時位移均較小，幾乎可以忽略不計;從工況3開始各橋墩x方向位移開始變大，其中12#、14#橋墩的位移變化趨勢較為近似，且都比13#橋墩的位移大。但各橋墩的最大x方向位移均不超過6mm，滿足設計要求。

由圖8可知，在各工況施工過程中，高架橋的各橋墩的豎向沉降隨著施工的開展而持續(xù)增大。各橋墩的沉降均較小， Z方向最大位移僅為2.3mm，該沉降量可以近似忽略不計。綜合各圖可知，各橋墩均發(fā)生了整體傾斜變形，但各位移量均較小，整體滿足設計要求。

4 相鄰建筑影響的控制措施討論

通過本文的研究，結(jié)合已有文獻成果，對建（構(gòu)）筑物的相鄰影響問題進行簡要的分析，對其地基基礎部分的設計施工的控制措施進行簡要的討論：

（1）首先應根據(jù)施工過程及相鄰建筑的位置關系，判斷已有的建（構(gòu)）筑物可能發(fā)生變形的趨勢。當新建建筑施工對地基土產(chǎn)生卸荷效應時，已有建筑通常會發(fā)生傾向新建建筑一側(cè)的變形;反之，當施工對地基土產(chǎn)生加荷效應時，已有建筑會發(fā)生背離新建建筑一側(cè)的變形;當施工工況較多，對地基土的影響較復雜時，要根據(jù)施工工況全面分析已有建筑的變形趨勢。

（2）結(jié)合相鄰環(huán)境，綜合考慮設計施工方案，合理安排施工順序。當?shù)鼗A部分采用樁基礎或樁復合地基時，特別要注意避免出現(xiàn)樁的擠土效應，施工工藝盡量采用非擠土樁;施工順序可考慮間隔跳打與變向成樁的方案;控制成樁速率。

（3）當相鄰建筑距離較近時，可以考慮設計通過跨線結(jié)構(gòu)將荷載轉(zhuǎn)移。如本文中12#～14#號橋墩部分道路采用灌注樁+跨線鋼混結(jié)合梁設計方案，通過灌注樁基礎，將13#號橋墩附近的路面荷載傳遞到持力層上，從而降低13#號橋墩的整體變形。

5 結(jié)論

本文以某新建市政道路與臨近高架橋的相鄰影響問題為研究背景，通過有限元數(shù)值模擬方法，對新建道路施工造成相鄰高架變形的控制問題進行研究。本文主要得出以下結(jié)論：

（1）基于對臨近地鐵高架橋的保護及新建道路的技術(shù)要求，擬定道路設計施工方案：道路地基采用樹根樁進行地基加固處理，樹根樁采用鋼管注漿工藝;距高架橋較近部分道路采用灌注樁+跨線鋼混結(jié)合梁，灌注樁采用旋挖成孔施工工藝。

（2）當相鄰建筑距離過近時，可以考慮設計跨線結(jié)構(gòu)+樁基礎的型式將荷載轉(zhuǎn)移，通過深長的樁基礎，穿越軟弱土層，將荷載傳遞到較深的中風化巖持力層上，避免相鄰重要建筑發(fā)生變形過大的問題。

（3）根據(jù)本文的研究結(jié)果，對存在建（構(gòu)）筑物的相鄰影響時，新建建筑物的地基基礎部分的設計施工提出簡單建議。

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