城市隧道基坑開挖對(duì)下臥運(yùn)營(yíng)地鐵區(qū)間的影響分析

在深基坑工程施工中,基坑降水開挖會(huì)使得周圍土體產(chǎn)生沉降。特別是當(dāng)基坑鄰近既有地鐵區(qū)間隧道時(shí),其開挖過(guò)程對(duì)隧道變形的影響更應(yīng)得到重視。以沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線鄰近的恒隆廣場(chǎng)深基坑工程為背景,通過(guò)有限差分軟件flac3d進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:富水砂層地質(zhì)條件下,降水開挖后地表沉降整體值并不是很大;通過(guò)不考慮流固耦合和考慮流固耦合的對(duì)比分析,得出不能忽視降水對(duì)周圍土體擾動(dòng)及區(qū)間隧道變形的作用;區(qū)間隧道主要以水平位移為主;在施工中,要著重對(duì)與基坑距離最近的右線隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

基坑開挖對(duì)下臥運(yùn)營(yíng)地鐵隧道影響的數(shù)值分析與變形控制研究_鄭剛

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，深基坑與隧道工程的數(shù)量明顯增多，基坑的開挖必將對(duì)臨近隧道產(chǎn)生影響。以某既有地鐵盾構(gòu)區(qū)間與臨近基坑工程為例，運(yùn)用midas軟件對(duì)基坑施工過(guò)程中對(duì)隧道變形影響進(jìn)行模擬，并給出了施工措施建議。結(jié)果表明：基坑開挖會(huì)引起隧道產(chǎn)生變形，變形規(guī)律也與基坑距離遠(yuǎn)近密切相關(guān)。

結(jié)合工程實(shí)例,運(yùn)用土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用有限元計(jì)算原理,對(duì)基坑開挖時(shí)由于土體應(yīng)力釋放和降承壓水作用對(duì)地鐵區(qū)間隧道的影響進(jìn)行了計(jì)算分析,并提出降低其影響的建議及措施,可供類似工程參考。

臨近基坑的地鐵軌道會(huì)因?yàn)榛拥拈_挖而產(chǎn)生位移和變形,這將影響到軌道交通的運(yùn)營(yíng)安全。以長(zhǎng)沙某深基坑工程為背景,通過(guò)劃分不同的施工階段,用plaxis軟件模擬分析了在該項(xiàng)目的基坑開挖過(guò)程中,鄰近地鐵區(qū)間的土體位移和管片變形的發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明:隨著開挖的進(jìn)行,地層最大豎向位移發(fā)生在基坑底部,最大水平位移發(fā)生在基坑頂部,地鐵隧道處的地層位移變化較??；地鐵管片離基坑越近,變形越大。

針對(duì)復(fù)雜周邊環(huán)境下的深基坑開挖,運(yùn)用三維有限元計(jì)算軟件模擬深基坑開挖施工全過(guò)程,分析了不同工況下深基坑開挖對(duì)廣州地鐵6號(hào)線的影響,為今后類似周邊環(huán)境下深基坑開挖奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)上海軟土地區(qū)的20個(gè)案例,分析總結(jié)了隧道變形的一般規(guī)律。重點(diǎn)分析了影響隧道隆起和沉降的影響因素,并得出各影響因素與隧道豎向位移的關(guān)系；在此基礎(chǔ)上對(duì)隧道隆起和沉降最大值進(jìn)行了預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示隧道隆起和沉降與基坑開挖深度、隧道頂覆土厚度、基坑開挖面積等參數(shù)密切相關(guān),實(shí)測(cè)值基本符合線性函數(shù)。

地鐵附近的基坑施工是影響區(qū)間隧道及地鐵車站正常運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要性因素。若施工方案不當(dāng)或保護(hù)措施不夠,很可能引起區(qū)間隧道發(fā)生過(guò)大的不均勻變形。針對(duì)基坑開挖對(duì)地鐵區(qū)間隧道的影響評(píng)價(jià),本文提出了一種數(shù)值方法與解析方法相結(jié)合的新方式。首先利用縱向剛度等效和橫向剛度等效原則建立了模擬區(qū)間盾構(gòu)隧道的三維等效連續(xù)化模型,實(shí)現(xiàn)較為精確且方便的三維彈塑性有限元分析;然后采用三次多項(xiàng)式曲線進(jìn)行擬合,分析基坑開挖各工況下隧道的縱向變形曲率的變化;另外,利用解析推導(dǎo)建立縱向彎矩和管片接頭環(huán)縫張開量之間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)在三維彈塑性數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合解析推導(dǎo)的全面評(píng)價(jià),為地鐵區(qū)間隧道的運(yùn)營(yíng)階段保護(hù)提供參考。

以某盾構(gòu)隧道上方近距離基坑開挖為背景,建立了基坑開挖對(duì)鄰近盾構(gòu)隧道襯砌內(nèi)力影響的二維數(shù)值分析模型,對(duì)實(shí)際施工工況進(jìn)行模擬,動(dòng)態(tài)地分析了施工過(guò)程中基坑變形及開挖對(duì)盾構(gòu)隧道襯砌內(nèi)力的影響,研究結(jié)果表明:基坑開挖對(duì)下臥盾構(gòu)隧道有較大影響,需在施工中加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)隧道的監(jiān)測(cè)與控制,基坑框架和內(nèi)墻對(duì)于改善盾構(gòu)隧道位移和內(nèi)力有明顯的作用。研究結(jié)論可為優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工提供了有益的參考。

基坑開挖引起下臥地鐵區(qū)間隧道上浮控制研究——基坑開挖對(duì)其下部的地鐵區(qū)間隧道有明顯的影響。上海軌道交通7號(hào)線浦江南浦路站——浦江耀華路站區(qū)間的中間風(fēng)道基坑工程位于地鐵區(qū)間隧道的上方，坑底距隧道頂?shù)淖钚【嚯x僅為9m。基坑開挖對(duì)該地鐵區(qū)間隧道上浮影響...

結(jié)合實(shí)際工程,利用有限元方法,對(duì)基坑開挖對(duì)下伏地鐵區(qū)間影響進(jìn)行數(shù)值分析,指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

上海外灘修建地下通道——外灘通道,通道南段采用明挖法施工,在延安東路路口與已建的延安東路隧道產(chǎn)生交叉跨越問(wèn)題。外灘通道基坑坑底與延安東路南、北線隧道拱頂距離僅為7.1m與5.4m,基坑開挖必然使下臥運(yùn)營(yíng)隧道產(chǎn)生附加變形以及附加內(nèi)力。為了研究外灘通道開挖對(duì)下臥延安東路隧道的影響,以及評(píng)價(jià)不同隧道保護(hù)措施的效果,通過(guò)三維有限元軟件plaxis-gid進(jìn)行四組模擬,包括無(wú)隧道保護(hù)措施的工況、采取土體加固措施的工況、基坑開挖過(guò)程中在坑底進(jìn)行堆載的工況以及同時(shí)進(jìn)行土體加固和堆載的工況。實(shí)際工程中同時(shí)采用土體加固和堆載這兩種措施來(lái)保護(hù)隧道,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)值模擬結(jié)果具有較好的一致性。分析表明:基坑開挖將對(duì)下臥隧道產(chǎn)生很大的影響,且影響范圍較大,約為6倍基坑寬度,施工中采取合理的隧道保護(hù)措施是十分必要的。

長(zhǎng)沙田漢大劇院地下空間商業(yè)項(xiàng)目一期基坑工程位于地鐵1號(hào)線某區(qū)段正上方,坑底距隧道頂?shù)淖钚【嚯x約為6.2m。基坑坑底位于圓礫層中,地下水較豐富,考慮到降水對(duì)周邊環(huán)境的影響,基坑工程采用封閉式止水帷幕并設(shè)置抗浮錨索?；娱_挖、降水引起的土體卸荷、地下水滲流,以及施工的抗浮錨索,共同影響坑底土體回彈,從而對(duì)下臥地鐵隧道產(chǎn)生影響,如何分析與計(jì)算其影響成為該項(xiàng)工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此先通過(guò)兩種常用的回彈變形估算方法計(jì)算坑底回彈量和隧道隆起位移;然后利用midasgts有限元軟件建立三維數(shù)值分析模型,分別進(jìn)行3種工況的模擬,包括不考慮地下水滲流影響并不采用抗浮錨索工況,考慮應(yīng)力滲流耦合但不采用抗浮錨索工況,考慮應(yīng)力滲流耦合并采用抗浮錨索工況。對(duì)比分析表明：帷幕滲透率較低時(shí),考慮應(yīng)力滲流耦合與不考慮滲流影響的坑底回彈和隧道隆起位移模擬結(jié)果基本一致;規(guī)范推薦估算方法在合理修正其卸荷應(yīng)力,并確定合理的卸荷影響深度后,其計(jì)算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相近。所得成果可為優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工提供有益的參考,并為類似工程提供借鑒。

第25卷增刊巖土力學(xué)vol.25supp.2 2004年11月rockandsoilmechanicsnov.2004 收稿日期：2004-04-30 作者簡(jiǎn)介：王衛(wèi)東，男，1969年生，博士，高級(jí)工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，主要研究方向?yàn)樯罨庸こ淘O(shè)計(jì)理論與方法、高層建筑地基礎(chǔ)工程。 文章編號(hào)：1000－7598－(2004)增－0251－05 基坑開挖卸載對(duì)地鐵區(qū)間隧道影響的數(shù)值模擬 王衛(wèi)東，吳江斌，翁其平 （華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200002） 摘要：上海新金橋廣場(chǎng)基坑工程位于地鐵區(qū)間隧道的正上方，坑底距隧道頂?shù)淖钚【嚯x僅

研究目的：與既有地鐵隧道上下重疊建設(shè)的基坑工程日益增多,基坑開挖卸荷對(duì)下方既有地鐵隧道的影響是該類工程中不可忽視的問(wèn)題。本文結(jié)合工程實(shí)例,采用有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,分析基坑開挖深度、土層特性等方面對(duì)下臥隧道的影響,并總結(jié)基坑開挖卸荷對(duì)下方隧道在結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力等方面的發(fā)展態(tài)勢(shì)和變化規(guī)律。

在深圳市桂廟路快速化改造工程施工過(guò)程中,前海段下沉式隧道需要采取明挖基坑的方式長(zhǎng)距離平行上跨既有的地鐵11號(hào)線隧道,而基坑開挖會(huì)使下臥隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形和附加受力,從而影響隧道的運(yùn)行安全。借助數(shù)值分析軟件,對(duì)基坑施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,對(duì)比分析了不同旋噴樁地基加固情況下基坑開挖對(duì)下臥隧道的受力和變形影響。在此基礎(chǔ)上,提出了合理的地基加固寬度和深度,把地鐵隧道變形控制在規(guī)定范圍內(nèi)。最后,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析,驗(yàn)證了所提地基加固方案能有效控制下臥隧道的變形,并為以后類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供了借鑒和參考。

越來(lái)越多的基坑開挖鄰近既有地鐵線路,這就對(duì)基坑支護(hù)及既有地鐵線路的保護(hù)提出了極高的要求?；谔旖蚰赤徑扔械罔F線路的基坑工程實(shí)例,對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到:使用對(duì)撐可以減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形且對(duì)撐的線剛度對(duì)其約束變形的能力影響很大；隨著基坑開挖的進(jìn)行,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移逐漸變大,變形模式也由懸臂形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)凸形；基坑開挖會(huì)對(duì)鄰近既有地鐵線路產(chǎn)生影響,由基坑開挖引起的隧道結(jié)構(gòu)隆起變化規(guī)律受地下連續(xù)墻變形模式影響較大。

隨著城市建設(shè)的發(fā)展,城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)逐漸完善,地鐵隧道在其正常運(yùn)營(yíng)階段不可避免地要受到各種新建工程活動(dòng)的影響,其中包括基坑工程。文中以上海地鐵二號(hào)線南側(cè)越洋廣場(chǎng)項(xiàng)目基坑工程為背景,采用三維快速拉格朗日法,對(duì)基坑開挖過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明,在基坑開挖過(guò)程中,基坑周圍土體變形以豎向位移為主,地鐵隧道的變形以水平位移為主。同時(shí),對(duì)基坑底部土體進(jìn)行預(yù)加固措施,可明顯減小基坑開挖對(duì)地鐵隧道的影響。

以長(zhǎng)沙市軌道交通3號(hào)線一期工程土建施工項(xiàng)目火車站站下穿既有地鐵2號(hào)線的基坑開挖工程為背景,建立了三維數(shù)值模型,對(duì)基坑開挖方案、施工順序及對(duì)既有線路的影響等進(jìn)行了全過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬,得到了基坑開挖過(guò)程的位移變化云圖。模擬結(jié)果表明,基坑開挖過(guò)程中最大位移值均分布在基坑開挖面上,其原因是由于基坑開挖卸載而引起基坑底部隆起。此外,南北兩側(cè)基坑不對(duì)稱開挖均會(huì)引起既有2號(hào)線結(jié)構(gòu)的不均勻沉降,其最大值達(dá)4.2mm;而兩側(cè)同時(shí)開挖,則可確保卸載平衡,使既有2號(hào)線結(jié)構(gòu)位移變化均勻一致,其最大值約為2.75mm,有利于2號(hào)線安全運(yùn)營(yíng)。工程實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果表明了數(shù)值模擬研究結(jié)果的正確性,該方法可以用來(lái)對(duì)類似問(wèn)題進(jìn)行研究。

基坑開挖對(duì)鄰近地鐵變形的影響分析

以武漢市軌道交通三號(hào)線二七基站為背景,運(yùn)用plaxis有限元程序模擬了基坑開挖過(guò)程,分析了基坑開挖對(duì)周邊建筑物的影響。

九龍山站是北京地鐵7號(hào)線與14號(hào)線換乘車站,兩站同步設(shè)計(jì)、同期施工,車站東北側(cè)出入口與商業(yè)結(jié)合,由于商業(yè)方案尚不穩(wěn)定,不能與地鐵同期實(shí)施,為滿足地鐵開通需要,與地鐵相關(guān)的部分的出入口先期開工。出入口基坑施工時(shí),地鐵車站已經(jīng)施工完成,商業(yè)部分的基坑型式復(fù)雜且分期施工,商業(yè)部分先期施工的基坑鄰近車站一側(cè)采用樁+錨方案,鄰近后期施工一側(cè)采用了復(fù)合土釘方案,采用gts軟件對(duì)基坑施工進(jìn)行模擬,分析基坑開挖自身的受力情況,以及對(duì)地鐵車站的影響。根據(jù)分析結(jié)果針對(duì)性地采取措施,將變形控制在允許范圍內(nèi),對(duì)同類工程具有一定的借鑒意義。