明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基的影響研究

霍 達(dá) 君

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 晉中 030600)

時(shí)代發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步及科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們更加有效的利用城市空間，上有高樓大廈林立，而城市的地下，人們也在不斷的開(kāi)發(fā)新用途。然而，由于施工技術(shù)和地下地質(zhì)環(huán)境的制約，在實(shí)施過(guò)程中，極有可能出現(xiàn)由于對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變而影響施工進(jìn)程，甚至工作人員的生命安全。其他國(guó)家的科研人員根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的空間和地下隧道的位置關(guān)系，將其施工范圍進(jìn)行劃分，使施工工程能夠順利進(jìn)行。但目前為止，我國(guó)對(duì)此問(wèn)題還沒(méi)有，成熟和完善的先進(jìn)技術(shù)和有效經(jīng)驗(yàn)。因此，為了讓明挖法隧道施工順利進(jìn)行并且保持接近橋梁的良好應(yīng)用情況，滿足深入要求，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決近接橋梁樁基在施工過(guò)程中受到的影響，并予以實(shí)施。

1 隧道施工的概述

地理氣候條件和施工工地周圍排水情況的差異，是影響隧道建設(shè)的首要原因，也是施工前首先應(yīng)考慮的兩個(gè)方面。明挖法是軟土地下工程施工中最普遍的方法，指先挖開(kāi)地面，在露天環(huán)境下修筑襯砌，然后再覆蓋填充的地下工程施工方法。此種方法較多應(yīng)用在淺埋工程中，比如建筑物基坑、淺埋隧道、地鐵車站和其他淺埋工程的修筑等。

2 明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基的影響分析

2.1 實(shí)踐中分析方法

在明挖法引導(dǎo)下的隧道施工對(duì)近接橋梁樁基的影響分析的過(guò)程中，可以利用科學(xué)應(yīng)用有限元數(shù)值模擬的分析方法，以保證其有準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

通過(guò)充分考慮明挖法隧道施工及近接橋梁樁基的真實(shí)狀態(tài)，同時(shí)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)三維空間建立相對(duì)應(yīng)的有限元數(shù)值模型，使結(jié)果分析工作在該模型的指引下更細(xì)致地展開(kāi)，增強(qiáng)明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基作用的認(rèn)知高度。實(shí)際建立有限元數(shù)值模型時(shí)，可從以下三個(gè)角度著手考慮：

1)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的雙重作用下，綜合考慮沿隧道施工、隧道橫斷面和隧道深度方向的長(zhǎng)度的選取，并以此對(duì)模型的尺寸大小進(jìn)行估計(jì)確認(rèn)，在總體上提高有限元數(shù)值模型的內(nèi)在使用價(jià)值。2)假設(shè)建立有限元數(shù)值模型的土體材料為理想狀態(tài)的塑料介質(zhì)，選擇摩爾—庫(kù)侖理論作為其本構(gòu)關(guān)系，承臺(tái)和土體均使用實(shí)體單元，樁基使用梁?jiǎn)卧?，襯砌使用板單元。對(duì)于模型邊界，其側(cè)面和底部均施加反向約束，只有上表面為其自有面，而且古德曼接觸單元被應(yīng)用于樁基的檢驗(yàn)，可有效控制承臺(tái)的水平位移。同時(shí)，在解決荷載條件問(wèn)題時(shí)，需要關(guān)注土體以及上部結(jié)構(gòu)自身重量的作用，使得以有限元數(shù)值模型為基礎(chǔ)形成的隧道施工的明挖法在近接橋梁樁基的影響結(jié)果分析方面有著較高的實(shí)際使用價(jià)值。3)有限元數(shù)值模擬模型建立的過(guò)程中也要求工作人員能對(duì)其建立過(guò)程做到有效控制，同時(shí)通過(guò)綜合分析明挖法隧道施工與近接橋梁樁基兩個(gè)方面，為該模型主導(dǎo)的影響分析工作的順利開(kāi)展創(chuàng)造良好條件，并以此作為明挖法有效實(shí)施的參考依據(jù)。

2.2 影響分析結(jié)果

落實(shí)明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基的影響分析工作時(shí)，應(yīng)通過(guò)科學(xué)使用有限元數(shù)值模擬分析方法，同時(shí)對(duì)其數(shù)值模型進(jìn)行配合作用，可對(duì)以下幾個(gè)角度的分析結(jié)果造成影響。

2.2.1引起橋梁樁基沉降問(wèn)題的發(fā)生

明挖法隧道施工中基坑的挖掘必定會(huì)對(duì)樁基周圍土體造成影響，以至于降低近接橋梁樁基的側(cè)面摩擦阻力。因?yàn)樾陆ɑ釉跇痘纳戏?，?duì)樁基上方的側(cè)面摩擦阻力影響較強(qiáng)，而對(duì)下方影響較弱，從而導(dǎo)致樁基上方更容易發(fā)生沉降，下方的沉降不太明顯，在一定程度上不利于近接橋梁樁基的實(shí)踐應(yīng)用效果，不經(jīng)意間使其使用過(guò)程中更容易有沉降問(wèn)題發(fā)生。

2.2.2隧道周圍土體側(cè)移

隧道開(kāi)挖作業(yè)造成的側(cè)土壓力的變化，在不同程度上影響近接橋梁樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，甚至可能會(huì)造成其結(jié)構(gòu)問(wèn)題的出現(xiàn)。同時(shí)，如果明挖法隧道施工在很大程度上近接橋梁樁基所在地段的土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，則會(huì)使近接橋梁樁基處在一個(gè)危險(xiǎn)的使用狀態(tài)，增大其使用風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)橋梁樁基性能的安全造成威脅。

2.2.3導(dǎo)致橋梁樁基水平位移發(fā)生變化

施工方案實(shí)施的過(guò)程中對(duì)近接橋梁樁基上部土體的影響，隨著明挖法隧道施工的深入進(jìn)行漸漸增強(qiáng)，導(dǎo)致其土體部分的變化，對(duì)樁基的安全性造成影響。在這一階段，樁基可能處在一個(gè)不穩(wěn)定的狀況中，并且很難達(dá)到我們對(duì)橋梁樁基安全使用的需要，這是由于明挖法隧道施工引起的近接橋梁樁基水平位移變化的問(wèn)題。為了防止這些問(wèn)題的發(fā)生，要求我們選擇更有針對(duì)性的處理方法，以便減少明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基帶來(lái)的影響，優(yōu)化其樁基性能并有效增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 降低明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基影響的相關(guān)措施分析

3.1 增強(qiáng)施工人員責(zé)任意識(shí)，重視橋梁樁基保護(hù)

實(shí)際采用明挖法對(duì)隧道進(jìn)行施工時(shí)，建立責(zé)任機(jī)制和進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)的同時(shí)，還應(yīng)不斷增強(qiáng)工人的責(zé)任思維，對(duì)他們?cè)谑┕み^(guò)程中的操作進(jìn)行規(guī)范，并且應(yīng)在思想上重視隧道施工時(shí)有效保護(hù)近接橋梁樁基，以便降低隧道施工對(duì)進(jìn)階橋梁樁基的影響，從而使保護(hù)工作有針對(duì)性地展開(kāi)，盡可能使其安全性能得到有效保障，減少其結(jié)構(gòu)問(wèn)題的發(fā)生。

3.2 改善施工方式，注重評(píng)估橋梁樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

施工單位及其工作人員在長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)對(duì)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)理論知識(shí)等綜合考慮和應(yīng)用，不斷改善施工方案，保證其良好的施工狀態(tài)，致使近接橋梁樁基處在較好的應(yīng)用狀態(tài)，以減少明挖法隧道施工對(duì)近接橋梁樁基的影響。同時(shí)，采用明挖法對(duì)隧道進(jìn)行施工時(shí)，還應(yīng)注重評(píng)估近接橋梁樁基結(jié)果的穩(wěn)定性，從而作為選擇相應(yīng)的解決辦法的參考依據(jù)。

3.3 完善施工方案并加強(qiáng)施工過(guò)程中的控制

施工時(shí)，應(yīng)盡量改善明挖法下的隧道施工措施，以降低其建設(shè)對(duì)近接橋梁樁基的影響，并增進(jìn)對(duì)其施工過(guò)程的把控。主要體現(xiàn)在：1)在明挖法隧道施工措施的制定和實(shí)施的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)施工地段的水文性征、地質(zhì)狀況等問(wèn)題綜合分析，綜合考慮隧道施工措施的成本經(jīng)濟(jì)性、可行性等；2)減少其施工過(guò)程中對(duì)近接橋梁樁基帶來(lái)的影響，使其符合橋梁樁基安全使用要求；3)加強(qiáng)把控，使得明挖法隧道施工中隱形存在的安全問(wèn)題大大減少，并降低其對(duì)近接橋梁樁基的作用；4)認(rèn)真落實(shí)相應(yīng)的控制監(jiān)督工作，以便能及時(shí)解決其施工中存在的各種問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

成功安全的隧道建設(shè)可以方便人們的出行，保障安全，大大的節(jié)約時(shí)間、精力和金錢(qián)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步必不可少的重要一環(huán)。能否強(qiáng)有效地規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施施工，直接決定其實(shí)際的建造成果。綜上原因，本文章注意通過(guò)全方位、多角度地對(duì)隧道建設(shè)方面面臨的諸多問(wèn)題進(jìn)行分析和技術(shù)建議，并得出相應(yīng)的實(shí)踐結(jié)論和參考。