綜合管廊深基坑施工對(duì)鄰近橋梁的影響

徐建寧

(中鐵一局集團(tuán)廈門(mén)建設(shè)工程有限公司，廈門(mén) 361000)

為提高城市綜合承載能力，中國(guó)許多城市陸續(xù)規(guī)劃修建地下綜合管廊，用于鋪設(shè)城市市政公用管線。地下綜合管廊施工方法形式多樣，主要有明挖法和暗挖法，其中明挖是較常采用的施工方法。因城市地下綜合管廊線路較長(zhǎng)，開(kāi)挖時(shí)常會(huì)遇到各種復(fù)雜的施工條件，諸如臨近既有橋梁、高邊坡或其它構(gòu)(建)筑物等情況[1]。當(dāng)基坑一側(cè)鄰近既有橋梁時(shí)，土體側(cè)移以及沉降會(huì)對(duì)鄰近橋梁樁基造成不利影響，甚至威脅既有橋梁的運(yùn)營(yíng)安全[2-3]。由于中國(guó)地下綜合管廊建設(shè)起步較晚，相關(guān)方面的課題研究成果較少，但在工民建和地鐵車站等方面，中外已有部分學(xué)者進(jìn)行了研究。王恒等[4]結(jié)合廈門(mén)市某水閘深基坑工程，通過(guò)數(shù)值模擬研究鄰近的橋梁樁基受基坑開(kāi)挖的響應(yīng)情況，并提出相應(yīng)的加固措施；汪智慧[5]以某地鐵車站深基坑工程為例，借助ABAQUS軟件模擬分析基坑開(kāi)挖對(duì)坑外鄰近橋樁的內(nèi)力變化；魏麗敏等[6]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)結(jié)合有限元法，研究深厚軟土地區(qū)無(wú)支護(hù)開(kāi)挖對(duì)鄰近橋梁樁基身變形與內(nèi)力的影響規(guī)律；李兵等[7]依托沈陽(yáng)市某地鐵站深基坑工程，通過(guò)數(shù)值模擬基坑支護(hù)體系-土體-高架橋共同作用模型，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究基坑開(kāi)挖對(duì)橋樁基的影響；張驍?shù)萚8]依托某地鐵高架線路上鄰近的基坑工程，采用有限元法研究基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近橋樁變形的影響分區(qū)。如何應(yīng)用有限元軟件分析基坑開(kāi)挖的空間效應(yīng)對(duì)鄰近橋樁的影響，對(duì)實(shí)際工程意義重大[9-10]。盡管關(guān)于鄰近橋梁深基坑的相關(guān)研究報(bào)道不少，但與工民建基坑不同，綜合管廊開(kāi)挖的基坑形式往往表現(xiàn)為“狹長(zhǎng)”，基坑左右兩側(cè)的支擋結(jié)構(gòu)無(wú)法四面閉合，易受到兩側(cè)土壓力不平衡的作用而影響基坑穩(wěn)定性[11]。

基于此，依托平潭綜合管廊深基坑工程，采用有限元的方法模擬計(jì)算管廊基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變化以及鄰近橋梁的響應(yīng)情況，結(jié)合對(duì)基坑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析基坑的安全穩(wěn)定性，確保鄰近橋梁運(yùn)營(yíng)的安全，總結(jié)出對(duì)鄰近橋梁的綜合管廊深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工具有參考價(jià)值的結(jié)論。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)地下管廊干線工程中“壇西大道南段”總長(zhǎng)約6.995 km，里程號(hào)為GK0+00～GK6+980；選取GK2+180～GK2+460(280 m)區(qū)間作為研究段，基坑寬度為12.15 m，開(kāi)挖深度為8.0 m，該區(qū)間的管廊深基坑鄰近橋梁橋臺(tái)，且與橋梁平行，橋路過(guò)渡段的路堤擋墻距離基坑最小約3 m。

圖2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面Fig.2 Cross section map of foundation pit supporting structure

1.2 鄰近橋梁結(jié)構(gòu)

橋梁上部為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，單箱三室結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為直徑1.5 m鉆孔灌注樁；橋臺(tái)采用重力式U形橋臺(tái)，方形鋼筋混凝土承臺(tái)，主墩采用雙柱式花瓶墩；橋路過(guò)渡段路堤兩側(cè)采用重力式混凝土擋墻支護(hù)，橋臺(tái)設(shè)置漿砌錐坡。

1.3 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)概況

根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)勘揭示(圖 1)可以看出，該區(qū)間段管廊基坑范圍主要地層為素填土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖和碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖。素填土主要為筑路回填土，填筑時(shí)間為1～3 a，未完成自重固結(jié)，力學(xué)強(qiáng)度低；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖風(fēng)化強(qiáng)烈，大部分風(fēng)化成土狀，巖芯手捏易散，遇水軟化崩解；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖的巖芯呈碎塊狀，錘擊易碎，塊徑為5～10 m。

該區(qū)段內(nèi)地下水類型主要賦存和運(yùn)移于素填土和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖的孔隙、網(wǎng)狀裂隙和下部風(fēng)化基巖的裂隙中，地下水類型均為潛水，水位埋深約為0.8～1.5 m。

圖1 工程地質(zhì)剖面Fig.1 Engineering geological profile

1.4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

該管廊基坑支護(hù)鄰橋梁側(cè)采用φ800@1 200的灌注樁+1道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，另一側(cè)采用1∶1放坡開(kāi)挖。坡面設(shè)60 mm厚噴射混凝土護(hù)面；灌注樁長(zhǎng)12.1 m，深入坑底以下約6 m，嵌入風(fēng)化巖約5 m；圍護(hù)樁內(nèi)側(cè)掛φ8@200×200鋼筋網(wǎng)，并噴射厚100 mm的C20混凝土；在圍護(hù)樁頂部設(shè)置1 000 mm×800 mm鋼筋混凝土冠梁，穿過(guò)冠梁設(shè)置一道φT25@2 400的預(yù)應(yīng)力錨桿，傾角30°，錨固段長(zhǎng)10.5 m，自由段6.5 m，鉆孔直徑為150 mm，抗拔力設(shè)計(jì)值為220 kN?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。

2 數(shù)值模擬

深基坑是一個(gè)復(fù)雜的三維空間結(jié)構(gòu)，相關(guān)研究表明，深基坑存在著空間效應(yīng)。因此，采用有限元法綜合考慮深基坑的三維空間效應(yīng)，計(jì)算模擬管廊基坑-橋梁相互作用情況。

2.1 有限元模型設(shè)計(jì)

采用PLAXIS 3D巖土有限元數(shù)值分析平臺(tái)構(gòu)建鄰近橋梁管廊基坑開(kāi)挖支護(hù)三維有限元模型，如圖 3所示。考慮橋臺(tái)荷載及放坡開(kāi)挖的影響，沿基坑橫剖面方向模型總長(zhǎng)取為基坑開(kāi)挖深度的10倍左右，沿基坑縱剖面方向考慮橋臺(tái)影響及錨桿間距取為54 m，坑底以下土體深度取基坑開(kāi)挖深度的2倍，于是，模型總尺寸為基坑橫向(y)×基坑縱向(x)×基坑深度方向(z)=80 m×54 m×25 m。

模型的邊界條件為四周法向約束，底部固定約束，頂面為地表面，布設(shè)約束。土體網(wǎng)格劃分采用10節(jié)點(diǎn)高階四面體單元，共劃分43 889個(gè)單元，68 324個(gè)節(jié)點(diǎn)。材料本構(gòu)模型根據(jù)土體性質(zhì)和深度的不同，采用不同的本構(gòu)。表層素填土和底部碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖采用理想彈塑性(mohr-coulomb，MC)模型，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化層采用小應(yīng)變土體硬化(hardening soil-small，HSS)模型。

圖3 基坑開(kāi)挖支護(hù)三維數(shù)值模型Fig.3 Three-dimensional numerical model for excavation and support of foundation pit

根據(jù)各土層物理參數(shù)綜合地勘報(bào)告及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)得出巖土體物理力學(xué)參數(shù)，如表1所示，參數(shù)包括重度γ、楊氏模量E、泊松比μ、黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ。圍護(hù)樁、重力式擋墻、放坡噴混護(hù)面以及管廊結(jié)構(gòu)均采用板單元模擬。橋臺(tái)基樁以及預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段采用embedded beam單元模擬，錨桿自由段采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)錨桿單元模擬。結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性均按線彈性材料考慮。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)如表2所示。

表1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of rock and soil

注：(*)表示砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖模量數(shù)據(jù)依次為固結(jié)儀模量Eoed、割線模量E50、回彈模量Eur及小應(yīng)變剛度G0和γ0.7。

表2 結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Structural physical and mechanical parameters

2.2 計(jì)算工況

按照施工過(guò)程依次模擬分析，計(jì)算工況步驟如下：

(1)初始地應(yīng)力平衡，記作CS0。

(2)模擬橋臺(tái)施工并施加相應(yīng)荷載，記作CS1。

(3)開(kāi)挖管廊基坑至-3.0 m，緊鄰橋梁側(cè)施工支護(hù)樁及預(yù)應(yīng)力錨桿，另一側(cè)放坡，記作CS2。

(4)繼續(xù)開(kāi)挖至-8.0 m，記作CS3。

(5)施工管廊并回填至-3.0 m，記作CS4。

(6)繼續(xù)回填至地表0.0 m，記作CS5。

3 結(jié)果分析

3.1 鄰橋臺(tái)側(cè)坑外土體水平位移分析

綜合管廊基坑開(kāi)挖、管廊結(jié)構(gòu)安裝以及回填施工過(guò)程中，鄰近橋臺(tái)側(cè)坑外土體的水平位移極值如表3所示。

表3 墻后土體水平位移極值Table 3 Extremum of horizontal displacement of soil behind walls

由表3可知，在整個(gè)施工過(guò)程中，鄰橋臺(tái)側(cè)坑外土體水平位移極值出現(xiàn)在CS4階段，即“施工管廊并回填至-3.0 m”，最大值為-6.04 mm。

隨管廊施工過(guò)程的鄰橋臺(tái)側(cè)坑外土體水平位移分布如圖4所示。

圖4 鄰橋臺(tái)側(cè)坑外土體水平位移云圖Fig.4 Horizontal displacement nephogram of soil outside side pit of adjacent abutment

從圖4可以看出，隨基坑開(kāi)挖深度增大，坑外土體水平位移逐漸增加；當(dāng)管廊施工完畢，回填至原地表標(biāo)高時(shí)，坑外土體水平位移略有減??；橋臺(tái)側(cè)坑外土體水平位移極值出現(xiàn)在基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的中上部。

3.2 鄰橋臺(tái)側(cè)圍護(hù)墻深層水平位移分析

基坑鄰近橋臺(tái)側(cè)圍護(hù)墻在施工各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的水平位移極值如表4所示。施工管廊并回填至-3.0 m時(shí)(CS4)，圍護(hù)墻水平位移分布如圖 5所示。

表4 圍護(hù)墻最大水平位移Table 4 Maximum horizontal displacement of retaining wall

圖5 施工管廊并回填至-3.0 m時(shí)圍護(hù)墻水平位移Fig.5 Horizontal displacement of retaining wall when construction pipe corridor is backfilled to -3.0 m

由表 4和圖 5可知，圍護(hù)墻側(cè)移極值隨基坑開(kāi)挖深度增大而增大；同坑外土體水平位移一樣，在管廊安裝完畢并回填至-3 m時(shí)圍護(hù)墻水平位移最大，為-6.07 mm；圍護(hù)墻的側(cè)移極值也出現(xiàn)在基坑開(kāi)挖深度中上部。

3.3 橋臺(tái)基樁位移分析

3.3.1 橋臺(tái)基樁水平位移分析

橋臺(tái)基樁在施工各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的水平位移極值如表5所示。回填至地表0.0 m時(shí)(CS5)，橋臺(tái)基樁水平位移分布如圖 6所示。

表5 橋臺(tái)基樁水平位移極值Table 5 Extreme horizontal displacement of abutment foundation pile

從表5和圖6可以看出，基樁水平位移在基坑回填至地表時(shí)(CS5)達(dá)到最大值，為-2.32 mm，水平位移方向指向基坑內(nèi)部。

3.3.2 橋臺(tái)基樁豎向位移分析

橋臺(tái)基樁在施工各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的豎向位移極值如表6所示。開(kāi)挖至-8.0 m時(shí)(CS3)，橋臺(tái)基樁豎向位移分布如圖7所示，分布圖在樁單元右側(cè)(藍(lán)色)表示上浮，分布圖在樁單元左側(cè)(紅色)表示下沉。

圖6 橋臺(tái)基樁水平位移分布(CS5)Fig.6 Horizontal displacement distribution of abutment foundation pile(CS5)

表6 橋臺(tái)基樁豎向位移極值Table 6 Vertical displacement extreme value of abutment foundation pile

圖7 橋臺(tái)基樁豎向位移分布(CS3)Fig.7 Distribution of vertical displacement of abutment foundation pile(CS3)

由表6和圖7可知，基樁豎向位移在CS2～CS4施工階段表現(xiàn)為上浮，上浮量在CS3階段達(dá)到最大，最大值為1.68 mm；在基坑回填到地表后(CS5)，基樁豎向位移表現(xiàn)為下沉，最大沉降量為-0.74 mm。

3.4 橋臺(tái)位移分析

3.4.1 橋臺(tái)水平位移分析

橋臺(tái)在施工各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的水平位移極值如表7所示。回填至地表0.0 m時(shí)(CS5)，橋臺(tái)水平位移分布如圖 8所示。

表7 橋臺(tái)水平位移極值Table 7 Extremum of horizontal displacement of abutment

圖8 橋臺(tái)水平位移分布(CS5)Fig.8 Horizontal displacement distribution of abutment (CS5)

通過(guò)表7和圖8可以發(fā)現(xiàn)，隨著基坑的開(kāi)挖，管廊施工和回填，橋臺(tái)水平位移逐漸增大，側(cè)移極值為-3.94 mm，出現(xiàn)在CS5施工階段，即回填至地表0.0 m；橋臺(tái)的水平位移分布云圖主要呈現(xiàn)出鄰近基坑側(cè)位移值大于遠(yuǎn)離側(cè)，且位移方向表現(xiàn)為朝坑內(nèi)。

3.4.2 橋臺(tái)豎向位移分析

橋臺(tái)在施工各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的豎向位移極值如表8所示。回填至地表0.0 m時(shí)(CS5)，橋臺(tái)豎向位移分布如圖9所示。

表8 橋臺(tái)豎向位移極值Table 8 Vertical displacement extreme value of abutment

圖9 橋臺(tái)豎向位移分布(CS5)Fig.9 Vertical displacement distribution of abutment (CS5)

從表8和圖9可知，橋臺(tái)在管廊基坑開(kāi)挖到底時(shí)，還處于上浮狀態(tài)，隨著管廊施工和基坑回填，橋臺(tái)逐漸下沉，并于回填至地表時(shí)達(dá)到最大值，最大值為-4.04 mm。

綜上，橋臺(tái)和橋臺(tái)基樁水平位移在施工階段CS5即最終施工階段達(dá)到最大，橋臺(tái)基樁和橋臺(tái)豎向位移分別在CS3和CS5達(dá)到向上和向下的豎向位移最大值。

3.5 圍護(hù)樁長(zhǎng)變化對(duì)鄰近橋梁的影響

考慮圍護(hù)樁樁長(zhǎng)在[-1，+3]區(qū)間變化的情況下，圍護(hù)墻、橋臺(tái)基樁和橋臺(tái)水平位移以及橋臺(tái)基樁和橋臺(tái)豎向位移最大值如表9所示。取各施工階段中的位移最大值進(jìn)行比較，繪制出橋臺(tái)水平位移和豎向位移隨圍護(hù)樁長(zhǎng)的變化曲線，如圖10和圖11所示。表和圖中數(shù)值正負(fù)規(guī)定為：水平位移指向基坑方向?yàn)椤?”，豎向位移向上為“+”，向下為“-”。

圖10 橋臺(tái)水平位移隨圍護(hù)樁長(zhǎng)變化曲線Fig.10 Curve of horizontal displacement of bridge abutment with the length of enclosure pile

圖11 橋臺(tái)豎向位移隨圍護(hù)樁長(zhǎng)變化曲線Fig.11 Curve of vertical displacement of bridge abutment with the length of enclosure pile

從表9、圖10和圖11可以看出：①圍護(hù)樁長(zhǎng)度增加1 m，對(duì)橋臺(tái)、橋樁及圍護(hù)墻的水平位移和豎向位移影響很小。以橋樁水平位移為例，原圍護(hù)樁長(zhǎng)12.1 m時(shí)橋樁向基坑方向水平位移-2.32 mm，圍護(hù)樁長(zhǎng)增至13.1 m時(shí)，橋樁向基坑方向水平位移降至-2.28 mm，即圍護(hù)樁長(zhǎng)增加1 m時(shí)鄰近橋樁水平位移僅減小1.7%，這說(shuō)明原本圍護(hù)樁的嵌固深度是足夠的，繼續(xù)增加樁長(zhǎng)對(duì)鄰近橋梁的位移限制作用很有限。②從樁長(zhǎng)12.1 m分別減短至11.1、10.1和9.1 m，圍護(hù)樁自身水平位移從樁長(zhǎng)12.1 m時(shí)的-6.03 mm增至樁長(zhǎng)9.1 m時(shí)的-6.70 mm，3種變化圍護(hù)樁長(zhǎng)下鄰近橋樁最大水平位移分別增至-2.42、-2.54和-2.75 mm，相比初始圍護(hù)樁長(zhǎng)時(shí)，橋樁水平位移增幅分別為4.3%、9.5%和18.5%。圍護(hù)樁長(zhǎng)減小時(shí)，橋臺(tái)水平位移從原樁長(zhǎng)12.1 m時(shí)對(duì)應(yīng)的-3.88 mm增至樁長(zhǎng)9.1 m時(shí)的-4.58 mm，增幅18.0%，橋臺(tái)豎向位移則從原來(lái)的1.69 mm/-3.99 mm增至1.78 mm/-4.68 mm，增幅約為5.3%/17.3%。③總體來(lái)說(shuō)，無(wú)論如何變化樁長(zhǎng)，引起橋臺(tái)和橋樁的位移變化不顯著，由此可以推斷，鄰近管廊基坑的開(kāi)挖對(duì)橋梁影響不大。

4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

為觀察管廊深基坑開(kāi)挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)及橋面的變形情況，選取里程號(hào)為GK2+400～GK2+440區(qū)間段的圍護(hù)樁深層水平位移、橋臺(tái)水平位移和豎向位移3項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，測(cè)點(diǎn)平面布置如圖12所示。

圖12 監(jiān)測(cè)平面Fig.12 Monitoring plan

表9 圍護(hù)樁長(zhǎng)變化對(duì)鄰近橋梁的影響Table 9 Influence of length change of supporting pile on adjacent bridges

4.1 圍護(hù)樁深層水平位移數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX1的圍護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)曲線(以向坑內(nèi)移動(dòng)為正)如圖 13所示。

圖 13 圍護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)曲線Fig.13 Monitoring curve of deep horizontal displacement of retaining pile

從圖13可知，樁體位移監(jiān)測(cè)曲線表現(xiàn)出隨著基坑開(kāi)挖深度增大，樁身位移增大的特點(diǎn)，在開(kāi)挖后期以及回填階段呈現(xiàn)出的側(cè)移形態(tài)主要表現(xiàn)為近似“△”，最大值大多分布在基坑開(kāi)挖深度中上部，出現(xiàn)于樁身的-4～-6 m，累計(jì)最大值為7.0 mm，與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果相近，發(fā)生時(shí)間于施工管廊并回填至-3.0 m。

4.2 橋臺(tái)水平位移數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)點(diǎn)SP1～SP4的橋臺(tái)水平位移監(jiān)測(cè)曲線(以向坑內(nèi)移動(dòng)為正)如圖 14所示。

圖14 橋臺(tái)水平位移監(jiān)測(cè)曲線Fig.14 Horizontal displacement monitoring curve of abutment

由圖14可以看出，橋臺(tái)四周4個(gè)測(cè)點(diǎn)的水平位移時(shí)態(tài)曲線有著相同的變化規(guī)律。管廊基坑初步開(kāi)挖時(shí)樁頂水平方向位移很小，趨于0；開(kāi)挖深度3 m至回填過(guò)程，橋臺(tái)朝坑內(nèi)側(cè)移趨勢(shì)明顯，待回填至地表后，橋臺(tái)位移于水平方向趨于收斂。SP1(東南側(cè))的橋臺(tái)側(cè)移量最大，累計(jì)變化值為4.3 mm，SP4(西北側(cè))最小，累計(jì)變化最大值僅2.1 mm。

4.3 橋臺(tái)豎向位移數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)點(diǎn)SX1～SX4的橋臺(tái)豎向位移監(jiān)測(cè)曲線如圖 15所示。

圖15 橋臺(tái)豎向位移監(jiān)測(cè)曲線Fig.15 Vertical displacement monitoring curve of abutment

通過(guò)圖15可以看出，橋臺(tái)南側(cè)(SX1和SX2)在管廊基坑開(kāi)挖初期至開(kāi)挖到底期間，橋臺(tái)發(fā)生緩慢上浮，在管廊施工完畢至回填過(guò)程中，橋臺(tái)快速下沉，在回填至地表后，橋臺(tái)的豎向位移隨即趨于穩(wěn)定；橋臺(tái)北側(cè)的SX3和SX4測(cè)點(diǎn)則在-0.4 m上下來(lái)回?cái)[動(dòng)，待回填工程完畢趨于穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，相較于橋臺(tái)南側(cè)，橋臺(tái)北側(cè)受管廊基坑施工的影響可忽略不計(jì)。橋臺(tái)豎向位移累計(jì)最大值為-4.6 mm，與計(jì)算結(jié)果4.0 mm接近，出現(xiàn)在測(cè)點(diǎn)SX1(橋臺(tái)東南側(cè))上。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，管廊基坑施工過(guò)程未導(dǎo)致橋臺(tái)的顯著沉降，總體上橋臺(tái)于豎直方向變化處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

針對(duì)平潭某區(qū)間段地下綜合管廊深基坑施工對(duì)鄰近橋梁的影響規(guī)律展開(kāi)研究。通過(guò)建立三維數(shù)值模型，計(jì)算分析不同開(kāi)挖及施工階段坑外土體和圍護(hù)墻側(cè)移、橋臺(tái)基樁及橋臺(tái)位移的變化規(guī)律，并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，主要得到以下結(jié)論。

(1)由于鄰近橋臺(tái)的影響，基坑外側(cè)地層變形及圍護(hù)墻側(cè)移具有明顯的三維分布特征，在橋臺(tái)影響范圍內(nèi)，地層變形和圍護(hù)墻側(cè)移明顯高于其他部位。

(2)管廊基坑明挖施工，會(huì)對(duì)鄰近橋臺(tái)及其樁基產(chǎn)生一定量的附加位移，橋臺(tái)及其樁基的位移分布顯示其越靠近基坑附加位移越大。在特定工程方案條件下，基坑施工引起的橋臺(tái)最大水平位移和沉降均為4 mm左右，且均發(fā)生于基坑回填完畢后。橋樁側(cè)移量在基坑回填完畢后也達(dá)到最大，為-2.32 mm(指向基坑內(nèi))，其豎向位移在基坑開(kāi)挖到底時(shí)達(dá)到最大，為1.68 mm(上浮)。

(3)鄰近橋臺(tái)及其樁基位移隨基坑圍護(hù)樁樁長(zhǎng)變化而有所變化，總體上是鄰近橋臺(tái)及其樁基位移隨基坑圍護(hù)樁樁長(zhǎng)減小而增大，隨圍護(hù)樁長(zhǎng)增加而減小。當(dāng)圍護(hù)樁長(zhǎng)增加1 m，橋臺(tái)樁基側(cè)移量?jī)H減小1.7%，表明原圍護(hù)樁嵌固深度足夠，增大樁長(zhǎng)對(duì)鄰近橋臺(tái)的變形限制作用很有限。當(dāng)圍護(hù)樁長(zhǎng)從12 m逐漸減小至9 m時(shí)，橋臺(tái)及其樁基的水平位移分別增加18%和18.5%，不過(guò)其水平位移總量仍然較小，分別為-4.58 mm和-2.75 mm。橋臺(tái)豎向位移隨圍護(hù)樁長(zhǎng)的變化規(guī)律與其水平位移變化規(guī)律類似，最大上浮及沉降量分別為1.79 mm和-4.68 mm。總體來(lái)說(shuō)，管廊基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近橋梁引起的位移變化不大。

(4)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，管廊基坑圍護(hù)樁深層水平位移形態(tài)主要呈近似“△”，最大位移出現(xiàn)在基坑開(kāi)挖深度中上部，累計(jì)最大值為7.0 mm；橋臺(tái)豎向位移累計(jì)最大值為-4.6 mm；橋臺(tái)水平位移隨基坑開(kāi)挖-管廊施工-回填過(guò)程逐漸增大，最大值為4.3 mm。總體上，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果相近，數(shù)值模型可靠；管廊基坑施工過(guò)程也未導(dǎo)致橋臺(tái)出現(xiàn)顯著變形，可見(jiàn)管廊基坑處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，鄰近的既有橋梁運(yùn)營(yíng)安全。