地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析 .pdf

第 26 卷 增 1 岩石力学与工程学报 Vol.26 Supp.1 2007 年 7 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July，2007 收稿日期收稿日期2006–06–06；修回日期修回日期2006–09–25 基金项目基金项目北京市科技计划重点资助项目D0604003040421；北京轨道交通建设管理有限公司科研资助项目DTKH2004010006 作者简介作者简介何海健1977–，男，博士，1999 年毕业于中国矿业大学建筑工程学院交通土建专业，主要从事城市地铁施工对周围环境影响方面的研 究工作。E-mailhaijian_he 地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析 何海健，项彦勇，刘维宁 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044 摘要摘要地铁工程施工往往会使邻近桥桩发生沉降，如果绝对沉降或差异沉降过大，就会影响桥梁的正常使用与安 全。借助有限元 ANSYS 程序，分析地铁施工过程中主要不确定因素对邻近桥桩沉降的影响。结果表明1 对于 模型中所考虑的施工顺序，桩基之间的差异沉降值在一定范围内按对数正态分布变化。根据盖梁结构所能承受的 最大差异沉降， 计算得到的可靠度在可接受的范围内； 2 桩基之间的最大差异沉降值与桩底持力层以及桩身所在 地层的弹性模量密切相关，且在短桩情形下桩底持力层的弹性模量比桩身土层的弹性模量对沉降的影响更大；3 桩基之间的最大差异沉降、桩顶沉降、隧道拱顶上方地表的沉降与边墙上部及隧道底板下部地层的泊松比以及初 衬的弹性模量和泊松比的相关性均不显著；而该范围地层的弹性模量却对各沉降值影响很大。在施工中，应通过 桩底注浆提高持力层的弹性模量，从而减小端承桩的沉降；为减小隧道开挖引起的边墙收敛，施工中应保证风道 拱部和边墙处的注浆效果。 关键词关键词隧道工程；地铁施工；桩基；差异沉降；概率分析 中图分类号中图分类号U 45 文献标识码文献标识码A 文章编号文章编号1000–69152007增 1–3257–09 PROBABILISTIC ANALYSIS OF TUNNELING-INDUCED DIFFERENTIAL SETTLEMENT OF A PILE-SUPPORTED URBAN OVERPASS HE Haijian，XIANG Yanyong，LIU Weining School of Civil Engineering and Architecture，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China AbstractMetro construction may cause settlements of adjacent pile-supported overpass structures. If the settlement is excessive，it will affect the normal operation and safety of the overpass. A probabilistic analysis is conducted to study the influence of major uncertain factors on the settlements of piles by using the ANSYS. For the construction sequence considered in the study，the differential settlement between adjacent pile foundations assumes a logarithmic normal distribution. For the maximum allowable differential settlement of the superstructure，the calculated reliability is well within the acceptable range. The maximum differential settlement between the neighboring pile foundations is mostly correlated with the elastic moduli of the strata below the pile tip and around the pile shaft； and for the short piles， the influence of the stratum below the pile tip is more significant than that of the stratum around the pile shaft. The maximum differential settlement between the nearby pile foundations，the settlement at the pile tip and that of the ground surface are significantly influenced by the elastic moduli of the strata near the upper part of the side wall and below the tunnel floor，while the Poisson′s ratios of the strata，the elastic modulus and Poisson′s ratio of the primary lining only have trivial effects. For piles with end-bearing capacities，grouting below the pile tip enhances the elastic modulus of the soil and thus may reduce the pile settlement. For the sake of mitigating tunneling-induced convergence， grouting around the tunnel arch and the side 3258 岩石力学与工程学报 2007年 walls should also be particularly paid attention to. Key wordstunnelling engineering；metro construction；pile foundation；differential settlement；probabilistic analysis 1 引引 言言 地铁工程在施工过程中，不可避免地会对邻近 既有桥梁桩基产生扰动，从而引起桩基的附加沉 降。如果相邻桩基间的差异沉降过大，便会导致桥 梁结构部分失效，直接危及桥梁的安全。因此，在 地铁工程设计和施工中，预测施工所引起的桥梁桩 基差异沉降值的大小十分重要。 国内外学者[1 ～6]借助有限元软件对地铁施工引 起的桩基反应进行过一些研究，但都属于确定性计 算的范畴，忽略了一些不确定因素的影响，或者通 过比较保守的假定来加以考虑。实际上，岩土工程 材料与人工材料相比，包含了更加复杂的不确定性 影响因素，它们的取值随时间或空间随机变化。因 此确定性分析所得出的结果往往不能反应沉降的真 实情况，必须引入概率分析的手段。 地铁施工引起邻近桥桩沉降的概率研究是一个 崭新的课题，国内外在这一领域的研究尚未见报道。 本文针对具体工程问题， 借助有限元 ANSYS 程序， 采用蒙特卡罗方法，研究了地层、注浆和初衬的弹 性模量及泊松比对邻近墩台差异沉降值的影响程 度，并得到了桩基间差异沉降的概率分布、差异沉 降值的可能范围及结构相应的可靠度。 2 概率分析模型概率分析模型 地铁施工引起邻近桥桩沉降的概率分析过程可 分为以下 3 个步骤1 结合各变量的重要性，筛 选出变异性较大的随机变量，收集它们的观测或试 验资料，进行统计分析，求出其分布规律和有关的 统计量；2 借助有限元方法计算地铁施工引起桥 基差异沉降的荷载效应，通过理论计算获得桥梁结 构所能承受的抗力，从而建立桥梁结构的破坏标准； 3 用概率理论计算满足桥梁结构破坏标准的可靠 度。 地铁施工引起邻近桩基差异沉降的影响因素很 多，如地层参数、施工时的注浆参数、支护参数等。 它们的取值随时间和空间随机变化，这些随机变量 与桩基间差异沉降的关系可以表示为 21n XXXgS，，，L 1 另一方面，桥梁结构能抵抗桩基间差异沉降的 最大能力即结构抗力 R也与桥梁结构的屈服极限、 强度极限及既有变形等因素有关，它本身同荷载效 应一样也是一随机变量。在一些具体问题研究中， 也可根据实际情况将变形的控制标准或允许值视为 结构抗力 R。这样，桥梁的极限状态便可由桩基差 异沉降功能函数SRZ−来描述， 据此可建立桥梁 结构是否可靠的判断标准。当0＞Z时，桥梁结构处 于可靠状态；当0＜Z时，桥梁结构处于失效状态； 当0Z时，桥梁结构处于极限状态。 采用蒙特卡罗云法，对 2 1niXi，，，L进行 N 次随机抽样，得到 N 组 j i X 2 1Nj，，，L值。 将第 j 组的 j i X 值代入功能函数，得到 N 个 j Z值。 设在 N 个 j Z值中存在 f N 个0＜ j Z，则结构的失效 概率可以表示为 NNP/ ff ≈ 2 可以通过失效概率或可靠度求取可靠性指标[7 ，8]。 假设功能函数中的随机变量 R 和 S 服从正态分布， 且相互独立，即 R～N 2 RR σμ，，S～N 2 RR σμ，， 则SRZ−服从 2 ZZ Nσμ，， 其中， SRZ μμμ−， 22 SRZ σσσ。因而， ZZ Zσμ/ −服从标准正态 分布 1 0 ，N，故 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛− ∫ ∞− Z Z Z Z ZZ FZZfP σ μ Φ σ μ Φ10d 0 f ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − 2222 1 SR SR SR SR σσ μμ Φ σσ μμ Φ 3 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − 22 fs 1 SR SR Z Z PP σσ μμ Φ σ μ Φ 4 式中ZfZ和ZFZ分别为Z的概率密度函数和 分布函数，Φ为标准正态分布函数。 比值 ZZ σμ/为可靠性指标，以β表示。β表达 式虽然是在R和S服从正态分布的情况下导出的， 但在实际工程中，不管Z服从何种分布，均可把可 靠度指标β作为评价结构可靠性的衡量标准。 由式3与4可见，β与 f P或 s P之间存在一一 对应关系，有 ⎪ ⎭ ⎪ ⎬ ⎫ − − 1 s 1 f P P Φβ βΦ 5 第 26 卷 增 1 何海健，等. 地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析 3259 3 工程问题与分析方法工程问题与分析方法 在建的北京地铁10号线国贸站上方为大型国 贸立交桥，车站洞室从立交桥桩群基础之间穿过， 车站风道、主体多处与立交桥桥桩距离很近。该桥 具有上部结构形式多样、承台类型各异、桥基桩长 差别较大、桥梁的剩余承载能力和变形能力有限等 特点；而暗挖车站具有开挖跨度大、埋深浅、施工 工艺复杂、地层软弱、车站结构紧邻周围桥基且桥 基密布等特点，因此，施工难度和风险极大。如 图1所示，最为典型的一处是位于主桥同一盖梁处 59，60承台下的桩基，紧邻该站的西北风道和东 北风道与风道导洞的相邻距离分别为2.3和2.6 m， 而且59承台下为4根短桩，长度仅为9.5 m；60 承台下为2根短桩和2根长桩，短桩长度为9.3 m， 长桩长度为27.6 m，长桩桩径为1.2 m，短桩桩径 为1.5 m。 工程建设过程中，桥梁主管部门需要就施工引 起的邻近墩台差异沉降值制定相应的标准，如标准 过于宽松，显然会给工程带来安全隐患，如标准过 于严格，施工中不但难于执行而且大大增加工程 费用。因此，有必要采用概率分析的方法，符合实 际地给出桥梁结构所能承受的桥基之间差异沉降的 合理范围，从而更好地指导工程施工。目前两桥墩 间的差异沉降发展情况如图2所示。 具体分析方法是通过建立地层–结构有限元 分析模型，分析关键因素的概率分布并选择合理分 布参数，模拟实际施工过程，进而根据59，60墩 及盖梁的实际配筋情况，计算出结构允许的最大差 异沉降，最后采用蒙特卡罗法进行求解分析，得 出引起邻近墩台差异沉降的关键影响因素，并计算 出地铁施工引起的邻近墩台差异沉降的概率分布及 结构相应的可靠度。 4 地铁施工引起桩基差异沉降的概 率分析 地铁施工引起桩基差异沉降的概 率分析 4.1 有限元计算模型有限元计算模型 考虑到桩基较短，结合以往计算经验，处于隧 图 1 国贸站桥桩与地铁风道的位置关系 Fig.1 Spatial relationship between bridge piles and metro ventilation tunnels at Guomao station 图 2 两桥墩间差异沉降发展情况 Fig.2 Development of differential settlement between two bridge piers 单位m a b 施工天数/d 沉降/mm 3260 岩石力学与工程学报 2007年 道破裂面之上的短桩，在隧道开挖影响下，桥桩和 承台几乎与地层同步下沉，承台的实际作用非常有 限，另外考虑到多次抽样计算不易收敛的特点，故 计算中在不影响结果的前提下对复杂问题进行了适 当的简化，未计入承台的影响，并取两侧群桩中2 根离风道较近的最不利的短桩参与计算。抽象的计 算模型如图3所示，取两风道主洞拱圈的圆心连线 的中点为模型的原点，上边界取到地表，高度共取 40.0 m，宽度方向取100.0 m。地表取为自由边界， 其他边界都采用滚轴约束。桥墩、承台自重及上部 结构荷载平均分配到各桩上，简化成大小为1 300 kN的集中力。离散后的网格如图4所示。 注右侧为简化的地层分布 图 3 计算模型 Fig.3 Calculation model 图 4 离散后网格 Fig.4 Discrete grid 计算中各结构采用不同的单元类型初衬、边 桩、冠梁及临时支撑等采用梁单元模拟；地层、二 衬、注浆区、回填以及桥桩采用四边形实体单元模 拟。考虑到ANSYS程序可靠度迭代中不易收敛的 特性，所有材料都采用线弹性本构模型。另外，注 浆超前支护、二衬、回填都采用改变材料参数的方 法实现材料的转换。 4.2 参数选取参数选取 可靠度计算中参数的选取至关重要，对取值变 化较大的输入参数需要指明其取值分布服从的分布 类型及其分布参数。 研究中需要考察的功能函数即为两桥墩的最大 差异沉降，附带考虑包括59和60墩的最终沉降、 西北风道和东北风道拱顶正上方地表的最终沉降。 对输入变量，研究中对部分取值变化范围较大的输 入变量， 如地层、 注浆及初衬的弹性模量和泊松比， 根据该站地质详勘报告[9]及北京地区特定地层数据 的统计特征，认为它们近似服从正态分布[10]，其统计 参数如表1所示。而对部分取值变化范围较小的输 入变量则作为定值考虑，其取值如表2所示。表3 为梁单元的几何参数。 表 1 部分输入变量的统计参数 Table 1 Statistical parameters of partial variables 弹性模量 E 泊松比ν 材料 均值/MPa 方差 均值 方差 ①粉质黏土 12 2.4 0.32 0.032 ②细、粗砂、卵石 50 10.0 0.28 0.028 注浆体 30 6.0 0.30 0.030 初衬 20103 4103 0.20 0.020 表 2 材料的物理力学参数 Table 2 Physico-mechanical parameters of materials 材料 弹性模量 E 泊松比ν 密度ρ/kgm －3 ①粉质黏土 正态分布 正态分布 1 950 ②细、粗砂卵石正态分布 正态分布 2 150 初衬 正态分布 正态分布 2 300 注浆体 正态分布 正态分布 2 150 二衬 30 GPa 0.20 2 500 边桩 20 GPa 0.20 2 300 冠梁 30 GPa 0.20 2 300 回填混凝土 20 GPa 0.20 2 200 临时支撑 200 GPa 0.25 7 900 桥桩 25 GPa 0.20 2 400 表 3 梁单元几何参数 Table 3 Geometric parameters of beam elements 序号模拟单元厚度/m 面积 A/m2 惯性矩 I/m4梁高 H/m 1 初衬 0.35 0.35 3.57310 －3 0.35 2 边桩 0.40 0.40 5.33310 －3 0.40 3 冠梁 0.40 0.40 5.33310 －3 0.40 4 临时支撑 0.60钢管壁 厚 12.0 mm 22.1510 －3 9.5610－4 0.60 4.3 施工过程的模拟施工过程的模拟 洞桩法施工风道的详细施工步序如图5所示。 模拟的两侧风道的具体施工过程如下西北风道和 东北风道交替进行两侧导洞的开挖支护、导洞内施 x y z 尺寸单位m 第 26 卷 增 1 何海健，等. 地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析 3261 图 5 模拟的风道施工步序 Fig.5 Simulated construction sequence of ventilation tunnel 作边桩、冠梁、拱脚并回填以及扣拱等工序；接着， 西北风道和东北风道同时进行主洞分层向下开挖并 施作第一、二道支撑、拆除主洞内的导洞初支和支 撑、顺序施工二衬等工序。共需求解50个子步才 能完成一次全过程的施工循环。 4.4 结构抗力的计算结构抗力的计算 在本问题中， 结构抗力R指的是该桥59和60 桥墩以及上部盖梁所组成的框架结构抵抗由于地铁 车站开挖引起的两桥墩之间差异沉降的能力，即结 构所能承受的桥墩间的最大差异沉降。 通过理论计算，首先分析上部结构所承受的各 种荷载，得到跨中和墩顶最不利活载位置，并按规 范[11]推荐的计算方法计入该桥竣工到现在的既有 差异沉降，接着根据盖梁的典型截面及钢筋构造， 求取盖梁截面的极限承载力， 最后通过编制ANSYS 程序的APDL文件试算求解，得到该桥59，60桥 墩所在的21轴盖梁所能承受的最大差异沉降R为 11 mm。 a b c d e f g j h k i l 第一开挖面 第一开挖面 第一道支撑 第二开挖面 3262 岩石力学与工程学报 2007年 4.5 利用蒙特卡罗法进行可靠度分析利用蒙特卡罗法进行可靠度分析 对本问题而言，涉及到地铁车站的洞桩法开挖， 结构分析本身就是一个非常复杂的过程。借助大型 通用有限元软件ANSYS中较为成熟的可靠度设计 prob design模块， 采用蒙特卡罗模拟和有限元相结 合的方法，编制了复杂的APDL分析程序[12]，实现 了基于数值模拟技术的可靠度分析。 APDL语言编制的分析程序主要包括以下几部 分1 初始化可靠性分析变量；2 建立实体模 型，并进行单元划分；3 定义分析类型及相应选 项、施加荷载、确定荷载步选项等，并调用SOLVE 函数进行初始求解；4 进行复杂的施工过程模拟， 逐步求解；5 求解结束后，在后处理中提取相应 的计算结果，将值赋给被指定为输入变量、输出结 果变量的参数；6 进行可靠度分析，包括选择、 定义输入变量以及输入变量之间的相关系数，确定 各输入变量服从的分布类型、分布函数及其参数， 指定输出结果变量，选择分析工具和方法，执行分 析循环。 计算采用配置为Pentium 4 CPU 3.20 GHz，2 GB内存的PC机进行，循环次数为1 000次，共耗 时77 h。 5 计算结果与分析计算结果与分析 5.1 桩基差异沉降的概率分布桩基差异沉降的概率分布 置信度水平取95时，最大差异沉降的抽样过 程如图6所示。从图中可以看出，最大差异沉降 的平均值、标准差均收敛，这表明模拟次数已经 足够。 图7所示为最大差异沉降的分布柱状图。从图 中可以看出，柱状图靠近分布函数曲线且不存在跳 跃和大的间隙， 这也表明模拟次数已经足够。 另外， 桩基之间的最大差异沉降值为6.30～19.63 mm，且 按对数正态分布变化，并集中分布在9 mm处。 5.2 可靠度计算可靠度计算 最大差异沉降的累计分布函数曲线如图8所 示。从图中可以看出，其取值为6.30～19.63 mm， 均值为8.97 mm，标准差为1.33 mm。在95的置 信度水平下，最大差异沉降取9 mm时的概率为 56.9；取10 mm时的概率为81.9；取11 mm时 的概率为92.7。 a 抽样值 b 均值 图 6 最大差异沉降的抽样过程 Fig.6 Sampling process of the maximum differential settlement 图 7 最大差异沉降的分布柱状图 Fig.7 Histogram of the maximum differential settlement distribution 由上文计算得到桥梁桩基所能承受的最大差异 沉降即概率分析中的结构抗力R为11 mm，根据 图8所示的ANSYS分析结果可得，桥基间的最大 差异沉降不超过允许值即0＞SRZ−，即SR＞ 的 样本数 最大差异沉降/mm 样本数 最大差异沉降/mm 最大差异沉降/mm 概率密度 第 26 卷 增 1 何海健，等. 地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析 3263 图 8 最大差异沉降的累计分布函数曲线 Fig.8 Curves of accumulated distribution function of the maximum differential settlement 概率为92.7，失效概率则为1－92.7 7.3，其 下限值大约为5.8，上限值大约为8.9。对应的 可靠度指标按式5有48. 1 s 1 − PΦβ，介于可接 受的范围0.85～2.17之内[13 ，14]。 5.3 地层、注浆和初衬参数对沉降的影响地层、注浆和初衬参数对沉降的影响 图9所示为桩基之间最大差异沉降的灵敏度分 析图。在显著性水平为2.5时，最大差异沉降值与 桩底持力层以及桩身所在地层的弹性模量值密切相 关，相关系数分别为－0.75和－0.56，这表明短桩情 形下桩底持力层的弹性模量比桩身土层的弹性模量 对沉降的影响更大。 地层①和地层②的弹性模量与最大差异沉降之 间的散点图及线性回归分别如图10，11所示。从 两图可以看出，最大差异沉降分别与两地层的弹性 模量近似成线性关系，地层的弹性模量越大，最大 图 9 最大差异沉降的灵敏度分析图 Fig.9 Sensitivity analysis of the maximum differential settlement 图 10 地层①弹性模量与最大差异沉降之间散点图及 线性回归 Fig.10 Scatter diagram and linear regression between the maximum differential settlement and elastic modulus of stratum① 图 11 最大差异沉降与地层②弹性模量之间散点图及 线性回归 Fig.11 Scatter diagram and linear regression between the maximum differential settlement and elastic modulus of stratum② 差异沉降值便越小。同时根据回归的两直线的斜率 大小也反映出地层②弹性模量的影响要比地层①弹 性模量的影响大。 表4显示的是输入变量、输出变量之间的相关 系数矩阵。从表中可以看出，5个输出变量与地层 ②的泊松比以及初衬的弹性模量、泊松比相关性均 不显著，这样便可以把这3个输入变量当定值处理， 以减少随机变量的数目，从而提高分析效率。同时 还可以看出，地层②的弹性模量对输出变量影响很 大，尤其对最大差异沉降的影响更为显著见图10。 因此，要减小差异沉降，要从提高地层②弹性模量 地层②弹性模量/MPa 最大差异沉降/mm 输出变量最大差异沉降 最大差异沉降/mm 累计概率/ 显著的 地层②弹性模量 地层①弹性模量 地层①泊松比 不显著的 地层②泊松比 注浆体弹性模量 注浆体泊松比 初衬弹性模量 初衬泊松比 显著性水平2.5 0.0 －0.1 －0.2 －0.3 －0.4 －0.5 －0.6 －0.7 －0.8 地层①弹性模量/MPa 最大差异沉降/mm 相关系数 拟合直线 拟合直线 3264 岩石力学与工程学报 2007年 表 4 地层、注浆和初衬参数与沉降之间的相关系数 Table 4 Correlation coefficients between settlements and parameters of strata，grouting and preliminary lining 相关系数 输出变量 地层① 弹性模量 地层① 泊松比 地层② 弹性模量 地层② 泊松比 注浆体 弹性模量 注浆体 泊松比 初衬 弹性模量 初衬 泊松比 最大差异沉降 －0.561 －0.106 －0.750 0.015 －0.054 －0.015 0.042 －0.030 59桥墩桩顶沉降 －0.356 －0.302 0.398 －0.022 0.720 0.117 0.006 0.041 60桥墩桩顶沉降 －0.359 －0.304 0.396 －0.024 0.719 0.118 0.005 0.041 西北风道拱顶地表沉降 －0.233 －0.318 0.379 0.035 0.775 0.114 0.019 0.037 东北风道拱顶地表沉降 －0.230 －0.319 0.377 0.034 0.777 0.114 0.019 0.037 注采用的显著性水平为 2.5； 中的值表示两者之间的相关性不显著。 着手；而注浆体的弹性模量对两桩桩顶沉降和风道 拱顶地表沉降的影响很大。注浆加固风道拱部和边 墙的辅助工法是减小沉降的必要措施。 6 结结 论论 通过对国贸桥59，60桥墩台因桥址处地铁施 工而可能产生的差异沉降的可靠度计算分析，可以 得出以下结论 1 地铁施工引起邻近桥梁桩基附加沉降涉及 的部分影响因素具有明确的不确定性，有必要把部 分变化范围较大的影响因素视为随机变量，引入概 率方法，计算分析桩基附加沉降的概率特征。 2 对于模型中所考虑的施工顺序，计算结果 表明，桩基之间的差异沉降值为6.30～19.63 mm， 且按对数正态分布变化，均值为8.97 mm，标准差 为1.33 mm。根据盖梁结构所能承受的最大差异沉 降11 mm，计算得到的可靠度 s P为92.7，可靠 性指标β为1.48，在可接受的范围内。 3 灵敏度分析图、散点图及线性回归以及相 关系数一致表明，桩基之间的最大差异沉降与桩底 持力层以及桩身所在地层的弹性模量密切相关，且 在短桩情形下桩底持力层的弹性模量比桩身土层的 弹性模量对沉降的影响更大。 4 计算得到的相关系数表明，各输出变量与 地层②的泊松比以及初衬的弹性模量、泊松比相关 性均不显著，因此，这3个输入变量可以当定值处 理。同时还可以看出，地层②的弹性模量对各输出 参数影响很大，而注浆体的弹性模量则对两桩桩顶 沉降和风道拱顶地表沉降的影响很大。由此可见， 在施工中，一方面要通过注浆等措施提高桩底持力 层的弹性模量，以减小端承桩的差异沉降和绝对沉 降；另一方面还应保证风道拱部和边墙处的注浆加 固效果，以减小隧道开挖引起的边墙收敛，进而减 小地表沉降和桩基的绝对沉降。 5 在可靠度计算中，本文考虑了施工过程中 的时序和步序关系。分析表明，类似本文的涉及施 工工序变化的概率分析问题，施工工序的变化对可 靠度计算结果的影响十分显著。计算模型所考虑的 施工工序大体按该地铁站实际施工情况模拟，图2 所示的59和60桥墩基随时间变化的差异沉降实测 值证实了计算结果的合理性。 参考文献参考文献References [1] MROUEH H，SHAHROUR I. Three-dimensional finite element analysis of the interaction between tunneling and pile foundations[J]. International Journal for Numerical and Analytical s in Geomechanics，2002，263217–230. [2] CHENG C Y， DASARI G R， LEUNG C F， et al. 3D numerical study on tunnel-soil-pile interaction[J]. Tunnelling and Underground Space Technology，2004，19381–382. [3] PANG C H，YONG K Y，CHOW Y K. Three-dimensional numerical simulation of tunnel advancement on adjacent pile foundation[C]// SOLAK E ed. Underground Space Use Analysis of the Past and Lessons in the Future. LondonTaylor and Francis Group，20051 141–1 147. [4] 孙宗军. 盾构施工与桩基础相互作用的三维力学分析与研究[博士 第 26 卷 增 1 何海健，等. 地铁施工引起邻近桥梁桩基差异沉降的概率分析 3265 学位论文][D]. 南京东南大学，2004.SUN Zongjun. Three- dimensional mechanical analysis and research of interaction between shield tunnel construction and pile foundation[Ph. D. Thesis][D]. NanjingSoutheast University，2004.in Chinese [5] 吴 波，刘维宁，索晓明，等. 地铁施工近邻桥基加固效果三维数 值分析[J]. 铁道工程学报，2005，89548–52.WU Bo，LIU Weining，SUO Xiaoming，et al. Research on the reinforcing effect of adjacent short pile bridge foundation in metro station construction[J]. Journal of Railway Engineering Society，2005，89548–52.in Chinese [6] 李 强，王明年，李德才，等. 地铁车站暗挖隧道施工对既有桩基 的影响[J]. 岩石力学与工程学报， 2006， 251 184–190.LI Qiang， WANG Mingnian， LI Decai， et al. Effect of subsurface construction of metro station tunnel on existing pile foundation[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，251184–190.in Chinese [7] 赵国藩. 工程结构可靠性理论与应用[M]. 大连大连理工大学出 版社， 1996.ZHAO Guofan. Reliability theory of engineering structure and its applications[M]. DalianDalian University of Technology Press，1996.in Chinese [8] 王有志， 王广洋， 任 锋， 等. 桥梁的可靠性评估与加固[M]. 北 京 中 国 水 利 水 电 出 版 社 ， 2002.WANG Youzhi， WANG Guangyang ， REN Feng ， et al. Reliability assessment and reinforcement for bridge[M]. BeijingChina Water Power Press， 2002.in Chinese [9] 北京城建勘测设计研究有限责任公司. 北京地铁十号线工程国贸 站地质详勘报告[R]. 北京北京城建勘测设计研究有限责任公司， 2004.Beijing Urban Engineering Survey and Design Research Institute Co. Ltd.. Detai