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本文作者：紀(jì)新博1趙文1李慎剛1周作順2作者單位：1東北大學(xué)2天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院

隔離樁參數(shù)優(yōu)化正交試驗(yàn)

目前的圍護(hù)設(shè)計(jì)理論中對(duì)隔離樁的設(shè)計(jì)尚無明確計(jì)算理論．在采用隔離樁進(jìn)行阻隔過程中影響隔離效果的因素有很多，要同時(shí)作全面的因素分析是不可能的，也是不必要的．本文結(jié)合本工程的實(shí)際情況，根據(jù)重要性選取隔離樁長(zhǎng)度、隔離樁縱向間距和隔離樁距隧道距離為3個(gè)最主要因素進(jìn)行研究(表3)．這里有3個(gè)因素，每個(gè)因素4個(gè)水平，選用L16(45)表安排數(shù)值試驗(yàn)的試驗(yàn)方案，需要進(jìn)行16次試驗(yàn)，為完全試驗(yàn)工作量43=64次的四分之一．將3個(gè)因素依次排列在1，2，3列上，分別用A，B，C表示．排出的試驗(yàn)方案和計(jì)算結(jié)果如表4所示．把4個(gè)水平試驗(yàn)數(shù)據(jù)組合起來便會(huì)發(fā)現(xiàn)它們之間某些可比性，各因素對(duì)其他兩個(gè)指標(biāo)的影響平均值列在表5中，因此A的極差Ri為Ai(i=1，2，3，4)中的最大值與最小值之差，它是評(píng)價(jià)因素對(duì)各指標(biāo)影響的重要指標(biāo)．通過計(jì)算極差得知，M2點(diǎn)豎向沉降和拱頂沉降為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，最佳參數(shù)方案為A4，B1和C1;支護(hù)結(jié)構(gòu)最大彎矩為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，最佳參數(shù)方案為A4，B1和C2．由各因素對(duì)各指標(biāo)的影響因子比較(表6)得知，B因子(隔離樁樁間距)對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響在3個(gè)因子當(dāng)中是最小的．表5中隔離樁距隧道距離越小，對(duì)于控制拱頂沉降和支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力效果越好．所以綜合考慮選取的最佳樁參數(shù)為A4，B1和C1，即樁長(zhǎng)33m，樁縱向間距0.5m和隔離樁距隧道1.5m．

隔離樁作用進(jìn)一步分析

從以上的正交試驗(yàn)可以得知，在樁的其他參數(shù)一定的條件下，減少隔離樁與隧道之間的距離對(duì)隔離效果更有益．在施工場(chǎng)地范圍允許的條件下，隔離樁施工應(yīng)該盡量靠近隧道，這樣對(duì)周圍建筑的保護(hù)較好．樁長(zhǎng)對(duì)隔離效果影響在3個(gè)因子中是最大的，但是實(shí)際工程中應(yīng)該結(jié)合工程造價(jià)綜合考慮．經(jīng)過正交有限元計(jì)算，本工程選取優(yōu)化的樁參數(shù)組合:樁長(zhǎng)33m，樁縱向間距0.5m和隔離樁距隧道1.5m，運(yùn)用有限元軟件進(jìn)行模擬．由圖3可知，建筑基礎(chǔ)處地表沉降最大，在距離M1點(diǎn)6m處(隔離樁打設(shè)位置)地表沉降較小，說明隔離樁能適當(dāng)?shù)販p少既有建筑對(duì)隧道產(chǎn)生的偏壓，對(duì)變形有一定的控制作用．在距離M1約5m處，地表沉降有一定增長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)于圖3拱頂箭頭處斜上方地表處，在隔離樁控制范圍內(nèi)，該地表處沉降最大．越過隔離樁打設(shè)位置，地表沉降逐漸增加．