CN109898539A - 一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，包括位于地下的铁隧道段和埋入地下的桥梁桩基，所述的桥梁桩基位于地铁隧道上方，桩基底面与地铁隧道结构顶之间的高程差不小于10m；所述桥梁桩基底面与地铁隧道结构顶之间有作为承力层的岩层，所述岩层为饱和单轴抗压强度标准值不低于15.0MPa的完整岩层。本发明公开的桥梁桩基与地铁隧道位置关系，可有效地减小桩基长度，降低工程投资，加快施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及市政桥梁与地下轨道交通建设领域，尤其是涉及一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构。
背景技术
随着城市基础设施建设的快速推进，市政桥梁与地下轨道交通出现相互交叉的情况明显增多，桥梁桩基与地铁隧道在空间上邻近甚至重叠，如何处理二者之间的空间关系，成为制约城市高架桥梁及地铁隧道建设的技术难点。
为避免桥梁桩基与地铁隧道之间相互影响产生复杂受力情况，现有技术方案可通过调整桥梁的位置，使桥梁基础远离地铁隧道结构，从总体上避免桥梁与地铁隧道的相互干扰；或是通过调整桥梁跨径布置或采用大跨径承台，将桥梁桩基设于地铁隧道结构之外一定距离，桥梁桩基所需的竖向承载力由地铁隧道结构底面以下的土体提供，地铁隧道结构底面以上部分的桩基不考虑其桩侧摩阻力。
采用调整桥梁位置以避让地铁隧道的方案是以牺牲工程总体合理性或经济性来确保结构安全，存在工程投资增加、需调整规划、增加拆迁等不利因素；采用调整桥梁跨径或采用大跨径承台的方案则存在以下缺陷：（1）工程中易出现超长桩基及大跨度预应力承台，导致工程量明显增加、投资增大；（2）工期加长、施工难度增大；（3）需加设桩基与隧道结构之间的隔离措施，否则桩基侧摩阻力的扩散效应会对地铁隧道结构产生不利影响。
发明内容
本发明针对上述技术现状，旨在保证桥梁及地铁隧道结构安全的前提下，提供一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，可有效地减小桩长，降低造价，加快施工进度。
本发明通过下述技术方案实现：一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，包括位于地下的地铁隧道和埋入地下的桥梁桩基，所述地铁隧道包括相互平行的第一地铁隧道和第二地铁隧道，所述桥梁的延伸方向与地铁隧道的延伸方向一致。
所述桥梁包括从上到下依次设置的主梁、桥墩、承台和桩基；所述桩基通过承台设置在桥墩下方，承台作为桥墩与桩基之间的受力转换构件。
所述桩基底面与地铁隧道结构顶之间有作为承力层的岩层，所述岩层的饱和单轴抗压强度标准值不低于15.0MPa，所述岩层为完整岩层。桩顶受竖向力时，首先将产生桩侧摩阻力，待桩侧摩阻力引起的土体微小变形发生并传递到桩端后，桩端阻力开始发挥作用，并将桩基竖向力扩散至桥梁桩基与地铁隧道之间的完整岩体内，使桩基不会对地铁隧道结构产生集中荷载。
所述桥梁桩基位于地铁隧道的上方，桩基底面与地铁隧道结构顶之间的高程差不小于10m。桥梁桩基底面的端阻力通过高程差范围内的岩层进行扩散，保证地铁隧道不会受到集中荷载。
进一步地，所述桥梁桩基所在桥梁主梁与地铁隧道垂直或相互平行，即所述桥梁主梁可沿地铁隧道段的延伸方向延伸，或者桥梁主梁跨越地铁隧道。
进一步地，所述承台下设置2根或多根群桩，使岩层受力更加均匀，避免受集中荷载。
进一步地，所述桥梁桩基为嵌岩桩。嵌岩桩桩身与岩体弹性模量之比相对于桩身与土体弹性模量之比小得多，在桩的荷载传递过程中，便降低了桩本身的应力集中程度，使桩、岩能较均匀地受力及变形。嵌岩桩的侧阻力及端阻力均对其承载力有贡献，桩身所受的轴力随深度增加而递减，岩层的侧阻力在桩身受荷过程中已逐渐调动起来，其桩端阻力并不大，满足桥梁桩基和地铁隧道的受力要求。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明所提供的一种桥梁桩基与地铁隧道位置关系采用将桥梁桩基置于地铁隧道的上方，可有效地减小桩长，降低工程投资，加快施工进度。
附图说明
图1为本发明桥梁桩基与地铁隧道侧视示意图；
图2为本发明桥梁桩基与地铁隧道俯视示意图；
图3为本发明桥梁沿地铁隧道延伸的群桩应力扩散图；
图4为本发明桥梁跨越地铁隧道的群桩应力扩散图；
图5为本发明桥梁跨越地铁隧道的自重应力和附加应力扩散示意图；
图中：100—桥梁主梁，200—桥墩，1—地铁隧道段，11—第一地铁隧道，12—第二地铁隧道，2—桥梁基础，21—桥梁桩基，22—承台。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本发明所公开的一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，如图1、图2所示，包括位于地下的双向地铁隧道1和埋入地下的桥梁桩基21，所述地铁隧道1包括相互平行的第一地铁隧道11和第二地铁隧道12，所述桥梁的延伸方向与地铁隧道1的延伸方向一致。所述桥梁包括从上到下依次设置的桥梁主梁100、桥墩200、承台22和桥梁桩基21；所述桥梁桩基21通过承台22设置在桥墩200下方，承台22作为桥墩200与桥梁桩基21之间的受力转换构件。
所述桥梁桩基21底面与地铁隧道1的结构顶之间有作为承力层的岩层，所述岩层为饱和单轴抗压强度标准值不低于15MPa的完整岩层。桥梁桩基21受力时，首先将产生桩侧摩阻力，待桩侧摩阻力引起土体微小变形发生并传递到桩端后，桩端阻力开始发挥作用，并扩散至桥梁桩基21和地铁隧道段1之间的完整岩体内，使桥梁桩基21不对地铁隧道1产生集中荷载。
所述桥梁桩基21位于地铁隧道1的侧上方，桥梁桩基21的底面与地铁隧道1结构顶之间的高程差不小于10m。桥梁桩基21底面的端阻力通过高程差范围内的岩层进行扩散，保证地铁隧道1不会受到集中荷载。
所述桥梁桩基21所在桥梁主梁100与地铁隧道段1相互平行，即所述桥梁主梁100沿地铁隧道段1的延伸方向延伸。
所述桥梁桩基21和地铁隧道段1的应力扩散情况如图3、图4所示：桥梁桩基21在保有一定安全系数的情况下为以摩擦受力为主，应按照整体基础以桩端平面为承载面进行考虑。根据布辛涅斯克（Boussinesq）理论，桩底附加应力分布从桥梁桩基21底面位置开始存在扩散现象，距桥梁桩基21底面向下延伸越深，应力分布的范围越大，附加应力可以分布在荷载范围以外；同时随着深度增加，地基自重应力随之增大，根据地基应力扩散传递规律，矩形基底横向向外扩散至2倍基础宽度后收敛，竖向向下扩散至2倍宽度减小为原附加附加应力的10%，竖向向下扩散至5倍宽度减小为原来的2%。随着桥梁桩基21的底面与地铁隧道1结构顶的高程差增大，扩散后的附加应力与自重的比值减小，对地铁隧道1影响较小，不作为控制地铁隧道1结构安全的主要因素，因而不会对地铁隧道结构安全构成影响。
因此，如图5所示，桥梁荷载通过桥梁桩基21传递给岩层，由岩层进行扩散，扩散后为地基空间内的附加面压力荷载，与相同深度地基自重应力相比为较小值，不对地铁隧道起控制作用，仅为较小数值的附加面压力。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行改进，其改进之处在于：所述桥梁桩基为多根桩基21组成的群桩，多根桩基21上端设置有与桥墩200连接的承台22。
每个所述承台22下表面设置的群桩包括多根（6根或更多）桩基21，桥梁基础2顶部所受的总竖向荷载不变，桩基根数增多，则每根桩基所受的轴向荷载减小，将使桩底岩层所受的附加压力减小，从而改善地铁隧道的结构受力。
本实施例中其他部分与实施例1基本相同，故不再一一赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1的基础上进行改进，其改进之处在于：所述桥梁桩基21不仅可位于第一地铁隧道11或第二地铁隧道12的侧上方，也可位于第一地铁隧道11或第二地铁隧道12的正上方。
需要说明的是，当桥梁桩基21位于第一地铁隧道11或第二地铁隧道12的正上方时，桩底岩层所受的附加压力对位于桥梁桩基21正下方地铁隧道的影响比位于侧上方时大，因此需对地铁隧道的结构进行加强。
本实施例中其他部分与实施例1基本相同，故不再一一赘述。
实施例4：
本实施例是在实施例1的基础上进行改进，其改进之处在于：所述桥梁桩基21所在桥梁主梁100与地铁隧道段1垂直，即桥梁主梁100与地铁隧道段1的位置关系为桥梁主梁100跨越地铁隧道段1。
本实施例中其他部分与实施例1基本相同，故不再一一赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，包括位于地下的地铁隧道（1）和埋入地下的桥梁桩基（21），所述地铁隧道（1）包括相互平行的第一地铁隧道（11）和第二地铁隧道（12），其特征在于：所述桥梁桩基（21）位于地铁隧道（1）的上方，桥梁桩基（21）底面与地铁隧道（1）结构顶面的高程差不小于10m；所述桥梁桩基（21）底面与地铁隧道（1）之间有作为承力层的岩层，所述岩层为饱和单轴抗压强度标准值不低于15.0MPa的完整岩层。
2.根据权利要求1所述的桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，其特征在于：所述桥梁基础（2）包括多根桩基（21）组成的群桩及其上端设置的与桥墩（200）连接的承台（22）。
3.根据权利要求2所述的桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，其特征在于：每个所述承台（22）下设置的群桩包括2排或多排均匀排列的多根桩基（21）。
4.根据权利要求1~3任一项所述的桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，其特征在于：所述桥梁桩基（21）为嵌岩桩。
5.根据权利要求1~3任一项所述的桥梁桩基与地铁隧道的位置结构，其特征在于：所述桥梁桩基（21）所在桥梁主梁（100）与地铁隧道（1）相交或者相互平行。
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