总结，研究得出了地铁车站基坑开挖对既有桥梁变形影响的规律，并对变形规律的内在原因做了分析探讨；
关键词：地铁车站；既有桥梁；基坑；容许变形；有限元；监测数据
中图分类号：TU47；U443.1 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）05-0129-01
一、工程概况
学院路车站处于十号结4#标段，设于学院路与北土城西路交叉路口的南侧，车站纵向由三部分组成，中段为暗挖部分，两端为明挖部分，中部穿越学院路采用单层两跨连拱暗挖结构。两端采取明挖结构。明挖段长度分别为50.5m及56.5m；暗挖段长度为60m；车站中轴线长169m。
考虑在学知桥正常使用状态下进行基坑开挖，因此除了在施工工法方面采取特殊措施外，还对桥梁做了一系列的保护措施：
1.在基坑开挖之前，沿基坑四周设置人工挖孔桩，桩径1200mm，桩间距1200mm，跳孔施工。
2.在既有桩周边增设补强桩，与原桥桩共同承担竖向荷载。
3.在新增桥桩中预埋注浆管，补强桩施工完成后，对桩底进行压密注浆。
4.在新桩施工完成后，将旧承台凿毛清洗干净，新旧承台连接采用植筋的方法，电锤钻孔，锚固胶锚固 。
5.对挖孔桩附近土体进行注浆加固。
二、计算模型
（一）计算模型的建立。
本工程当中，由于工程实际情况比较复杂，作了以下简化：
1.基坑四周为人工挖孔桩，由于在实际建模过程中很难实现，根据等刚度原则，将其换算为壁式连续墙[2]，钢支撑等价为加在支护墙体上的集中荷载[3]。
2.基坑开挖不考虑围护结构施工对土体扰动的影响。
3.同一层土为均匀，各向同性材料。
4.建模过程当中，没有考虑新建补强桩的影响。
土体采用8节点三维实体solid45单元，本构模型选用Drucker-Prager理想弹塑性模型。钢筋混凝土地连墙采用shell63壳单元，连续墙假设为线弹性材料。图1为有限元计算模型。
（二）初始应力的模拟。计算初始应力场是为了确定土层中各点的初始模量和开挖计算的起始应力条件，计算时采用收敛速度和计算效率好的牛顿迭代逼近法。各土层采用假定的平均弹性模量E计算初始刚度，建立平衡方程求得第1次近似应力，将求得的应力代入D-P本构模型中，计算出各个单元每个高斯点的初始模量E，然后再进行第2次平衡方程的迭代，直到两次迭代结果的最大误差小于给定值，即可结束，此时的应力即为所求的初始应力场。
1.计算参数的选取，根据实际情况选取土体参数即可。
2.边界条件。施加边界条件有利于计算过程的收敛性和保证计算结果的合理性，在模型的三个侧面（包括基抗的两侧和一端侧面）法向用零位移进行约束，另一端设置为零为对称的边界条件，模型的底部也以在面的法向上用零位移进行约束。。
3.荷载的施加。把土体、桥桩以及连续墙等材料定义自重，施加到计算模型上，同时，把上部结构传递的力施加到桥桩上面，下面为初始应力状态下的应变图。
（三）施工开挖过程模拟。为了更好的说明基坑开挖过程中，支撑对控制基坑及桥桩水平变形所起到的作用，本次模拟分有支撑和无支撑两种。图2为开挖后理论计算的基坑变形情况。
三、模拟计算结果分析
通过对基坑有横向支撑和无横向支撑两种不同情况的计算模拟，可得到桥桩的水平位移、倾斜以及整体沉降和差异沉降等变形情况，在有限元计算模型计算的结果中，只能得到桥梁整体沉降、差异沉降、结构倾斜，桥桩水平变形数据。
1.整体沉降。通过实测沉降值与理论值的比较，总体上，有限元计算结果偏大，但总体变形趋势一致。有横向支撑和无横向支撑相比，结构整体沉降变化不大，但在有支撑情况下，由于支撑预应力作用，会导致周围土体微微隆起，结构在开挖开始阶段沉降出现负值。无论是实测值，还是有限元计算值，整体沉降不大，远小于警戒值20mm。（建筑地基基础设计规范GB5007-2011表5.3.4）
这说明，基坑开挖对现有桥梁的整体沉降影响不大，而且，有支撑与无支撑相比，沉降相差不大。但是理论计算与实测相比，沉降量偏大。
2.下部结构倾斜。通过理论与实测值的比较，实测结果与有限元计算结果变形趋势基本一致，但差值比较大；实测最大倾角南北方向只有0.02度，东西方向为0.03度，而理论计算南北方向最大倾角为0.14度，东西方向最大倾角接近0.2度。
3.下部结构水平位移。随着基坑开挖，结构水平位移是逐渐增大，而且无支撑与有支撑计算结果相差很大，说明水平支撑对于控制结构侧身变形起到重要作用。
四、结论
从学院路车站的监测数据可以看出，采取适当的加固等措施后，开挖时既有车站的变形很小。桥梁整体沉降、异沉降、侧向变形都比较小，都小于施工时所规定的警戒值，说明施工时所采取的保护措施是有效的。但是桥梁的整体倾斜和水平位移比较大，在以后类似的工程中，应该加强对结构水平位移及整体倾斜的保护措施，确保桥梁的正常使用与基坑施工的安全。
参考文献：
[1]张汎，刘军等。地铁隧道施工引起的地层位移对既有桥梁桩基的影响分析。 市政技术，2005 Vol.23 No.z1 P.86-89.
[2]刘建航，候学渊主编.基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社 1997.
[3]沈珠江.理论土力学.北京：中国水利水电出版社.2000.
