基坑開挖對(duì)基坑側(cè)方盾構(gòu)隧道變形影響分析

通過(guò)建立三維有限元數(shù)值模型,分析了雙基坑開挖不同施工階段對(duì)已有隧道變形的影響.結(jié)果表明:雙基坑與鄰近隧道平行布置時(shí),隧道會(huì)發(fā)生較大變形,其水平最大位移比垂直布置時(shí)的大10％,且后開挖基坑造成的隧道位移較先開挖基坑變形大7％左右;雙基坑與隧道垂直布置時(shí),遠(yuǎn)隧道基坑開挖對(duì)隧道影響極小,隧道變形主要由近隧道基坑開挖決定.針對(duì)上述水平布置和垂直布置工況均發(fā)現(xiàn),隧道一側(cè)雙基坑開挖施工對(duì)隧道的水平位移影響較大,豎向位移約為水平位移的1/10.隧道本身在豎直方向變形為上下向中心擠壓,隧道在水平方向上有指向基坑的側(cè)移,同時(shí)隧道本身的變形為中心向兩側(cè)拉伸,且在開挖基坑中心位置對(duì)應(yīng)處隧道的位移與變形最為明顯.

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。

針對(duì)上海某項(xiàng)目工程,運(yùn)用midasgts有限元軟件,分析了基坑開挖對(duì)側(cè)向及底部近接隧道的位移影響規(guī)律。結(jié)果顯示,基坑開挖主要造成側(cè)向隧道發(fā)生水平位移,對(duì)豎向位移影響不大,且水平位移隨著隧道與基坑間距的增大而減小,減小幅度逐漸變小。對(duì)底部隧道主要會(huì)引起豎向位移,水平位移可以忽略不計(jì),豎向位移隨著隧道與基坑間距的增大而減小,減小幅度呈增大趨勢(shì)。此外,對(duì)基坑周圍多管線存在情況進(jìn)行了安全分區(qū),通過(guò)分區(qū)對(duì)隧道管線進(jìn)行安全評(píng)估,并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

利用廣州地鐵一號(hào)線黃沙—長(zhǎng)壽路站區(qū)間隧道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),從隧道各測(cè)點(diǎn)與隧道中心絕對(duì)位移、道床絕對(duì)位移、道床與隧道中心相對(duì)位移、各測(cè)點(diǎn)與隧道中心相對(duì)位移、隧道收斂以及隧道變形曲率半徑出發(fā),詳細(xì)研究了地鐵上蓋物業(yè)建筑群基坑施工對(duì)區(qū)間隧道的變形影響,解析了誘發(fā)道床開裂和水溝翻漿冒泥病害的原因。研究結(jié)果表明:(1)上行線隧道已朝西北角基坑發(fā)生側(cè)向移動(dòng),隧道處于不利的扭轉(zhuǎn)受力狀態(tài),下行線隧道水平方向變形則呈現(xiàn)明顯的腰鼓形態(tài);(2)上、下行線隧道沉降主要集中在離車站北端0～70m區(qū)段,沉降曲線均呈現(xiàn)明顯的勺子形狀,且下行線隧道沉降量明顯大于上行線;(3)道床最大沉降量在地鐵正常運(yùn)營(yíng)控制范圍內(nèi),但道床與隧道底部間存在一定程度的脫空,導(dǎo)致道床開裂和水溝翻漿冒泥;(4)隧道縱向沉降最小曲率半徑為19500m,按等效軸向剛度模型計(jì)算,其對(duì)應(yīng)的管片環(huán)環(huán)縫最大接頭張開增量為0.33mm。

以天津地鐵鄰近的某廣場(chǎng)深基坑工程為背景,基坑?xùn)|西兩側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鄰近建筑物的地下室連續(xù)墻,基坑下部有地鐵隧道穿越.基坑開挖對(duì)鄰近既有建筑物和地鐵隧道產(chǎn)生變形影響,采用有限元軟件midas/gts進(jìn)行數(shù)值模擬.計(jì)算結(jié)果表明,采用既有建筑地下室側(cè)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),基坑開挖對(duì)該建筑沉降量和傾斜影響較小;開挖對(duì)隧道側(cè)向位移影響較大,而對(duì)隧道軸向位移影響可以不計(jì),隧道總位移量不影響正常使用.合理利用周圍既有建筑物,地下室永久結(jié)構(gòu)作為基坑臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu),能夠節(jié)約資源和降低成本.

以上海軌道交通13號(hào)線漢中路站為例（基坑開挖深度32.88m）為例，探討超深基坑開挖對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形影響分析。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及采用的施工方法可以有效控制基坑的變形和保護(hù)周圍環(huán)境，圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，為以后的超深基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選擇提供理論依據(jù)。

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。

為提升地鐵盾構(gòu)隧道的防災(zāi)減災(zāi)能力,以北京某典型地鐵隧道及其鄰域基坑工程為例,應(yīng)用數(shù)值模擬的方法,對(duì)建筑物施工全過(guò)程中,下方地鐵隧道的變形動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:建筑基坑位于地鐵隧道上方施工時(shí),應(yīng)對(duì)地鐵隧道的豎向位移加密監(jiān)測(cè),在基坑施工變形影響區(qū)范圍內(nèi),隨著基坑與盾構(gòu)隧道水平距離的增加,豎向位移逐步減小而水平位移逐步增加,應(yīng)對(duì)盾構(gòu)隧道圍巖的深層水平位移進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)；建筑基坑施工全過(guò)程中,下方地鐵盾構(gòu)隧道豎向位移及水平位移的峰值均出現(xiàn)在基坑土方開挖卸荷完成階段,此時(shí),應(yīng)快速封閉建筑物結(jié)構(gòu)底板,避免造成更大的影響；建筑基坑位于地鐵隧道上方施工時(shí),地鐵隧道的豎向位移及水平位移均呈對(duì)稱分布,在建筑基坑施工影響區(qū)范圍內(nèi),隨著基坑與地鐵隧道水平距離的增加,盾構(gòu)隧道逐步發(fā)生朝向基坑方向的扭轉(zhuǎn)。

采用有限元軟件,對(duì)曹妃甸工業(yè)區(qū)跨納潮河綜合盾構(gòu)隧道管廊在運(yùn)營(yíng)階段上方規(guī)劃河的開挖工況進(jìn)行了分析,對(duì)大范圍覆土卸載條件下的盾構(gòu)隧道變形進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:盾構(gòu)隧道在上方覆土開挖卸載時(shí)變形存在4處反彎點(diǎn).通過(guò)加密設(shè)置變形縫,可滿足盾構(gòu)變形需要.

58汪大龍：深基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境變形影響監(jiān)測(cè)實(shí)例2009年第3期（總第89期） 深基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境變形影響監(jiān)測(cè)實(shí)例 汪大龍 上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 【提要】工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)施工引起的變形要求越來(lái)越嚴(yán)格。本文以實(shí)際工程為研究背景，對(duì)基坑施 工時(shí)周邊環(huán)境的變形規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)分析。以期對(duì)今后從事類似工程建設(shè)提供參考和積累經(jīng)驗(yàn)。 【關(guān)鍵詞】深基坑周邊環(huán)境變形開挖 1前言 隨著城市發(fā)展，在有限的城市空間內(nèi)進(jìn)行工程建設(shè)活動(dòng)越來(lái)越頻繁。工程建設(shè)的任何過(guò) 程都將對(duì)周圍環(huán)境造成變形影響，客觀存在的環(huán)境條件給工程建設(shè)帶來(lái)了極大的難度，同時(shí) 對(duì)工程建設(shè)提出了更高的技術(shù)要求。通過(guò)大量工程實(shí)踐，人們對(duì)工程活動(dòng)中周圍地下管線保 護(hù)、臨近建筑物保護(hù)、一般地下設(shè)施保護(hù)等積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)施

基坑周圍環(huán)境的保護(hù)要求日趨嚴(yán)格,基坑工程近鄰地鐵車站和隧道的情況亦日益常見。為此,優(yōu)化基坑開挖方案以控制車站和隧道的變形則至關(guān)重要。以天津市某與地鐵車站貼建的深基坑工程為背景,采用考慮土體小應(yīng)變硬化特性的有限元方法,結(jié)合3種不同開挖順序的施工方案,分析兩側(cè)基坑開挖對(duì)既有車站和隧道變形的影響。計(jì)算結(jié)果表明,在控制車站和隧道變形方面,對(duì)稱開挖的施工方案最優(yōu),合理制定兩側(cè)基坑開挖的順序能有效控制車站和隧道的水平位移,但對(duì)隧道沉降的控制效果不明顯;非對(duì)稱開挖時(shí),先施工小基坑優(yōu)于先施工大基坑。

基坑工程會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響。論文以臨近武漢地鐵二號(hào)線某停車場(chǎng)出入線隧道兩側(cè)的基坑工程為例,介紹了基坑開挖過(guò)程中臨近基坑部分隧道出現(xiàn)的側(cè)移、沉降及其原因,為類似工程優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工提供了有益的參考和借鑒。

為了更合理和快捷地評(píng)估基坑施工對(duì)鄰近已建地鐵隧道的影響,將隧道視為彈性的地下連續(xù)梁來(lái)分析隧道本身的受力和變形,推導(dǎo)了隧道與周圍土體相互作用的有限元耦合平衡方程,并引入彈性半空間層狀模型來(lái)分析基坑卸載對(duì)土體和隧道變形性能的影響,建立了層狀地基中基坑開挖對(duì)鄰近隧道影響的耦合分析方法;然后,將提出方法與兩階段方法進(jìn)行了算例對(duì)比,并結(jié)合離心機(jī)試驗(yàn)結(jié)果和工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn),與兩階段方法相比,耦合方法在能反映出非均質(zhì)層狀地基土體的應(yīng)力和應(yīng)變集中（或擴(kuò)散）現(xiàn)象,不僅具有更好的計(jì)算精度,而且減少了計(jì)算參數(shù)的數(shù)量;提出方法的理論計(jì)算值與離心試驗(yàn)結(jié)果基本一致,與工程實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)基本吻合,驗(yàn)證了方法的有效性;通過(guò)工程實(shí)際應(yīng)用得出的一些有益結(jié)論,可為合理制定城市基坑施工對(duì)鄰近隧道影響的保護(hù)措施提供一定的理論依據(jù)。

為了更合理和快捷地評(píng)估基坑施工對(duì)鄰近已建地鐵隧道的影響,將隧道視為彈性的地下連續(xù)梁來(lái)分析隧道本身的受力和變形,推導(dǎo)了隧道與周圍土體相互作用的有限元耦合平衡方程,并引入彈性半空間層狀模型來(lái)分析基坑卸載對(duì)土體和隧道變形性能的影響,建立了層狀地基中基坑開挖對(duì)鄰近隧道影響的耦合分析方法;然后,將提出方法與兩階段方法進(jìn)行了算例對(duì)比,并結(jié)合離心機(jī)試驗(yàn)結(jié)果和工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn),與兩階段方法相比,耦合方法在能反映出非均質(zhì)層狀地基土體的應(yīng)力和應(yīng)變集中(或擴(kuò)散)現(xiàn)象,不僅具有更好的計(jì)算精度,而且減少了計(jì)算參數(shù)的數(shù)量;提出方法的理論計(jì)算值與離心試驗(yàn)結(jié)果基本一致,與工程實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)基本吻合,驗(yàn)證了方法的有效性;通過(guò)工程實(shí)際應(yīng)用得出的一些有益結(jié)論,可為合理制定城市基坑施工對(duì)鄰近隧道影響的保護(hù)措施提供一定的理論依據(jù)。

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。

基坑開挖對(duì)鄰近地鐵變形的影響分析

城市深基坑周邊環(huán)境日益復(fù)雜,深基坑開挖受到更為嚴(yán)格的環(huán)境限制,必須使深基坑開挖引起周邊建構(gòu)筑物的變形控制在規(guī)范要求及周邊建(構(gòu))筑物允許范圍內(nèi).基坑的設(shè)計(jì)不僅是對(duì)圍護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行控制,還要求與周邊環(huán)境相結(jié)合對(duì)變形進(jìn)行控制.針對(duì)復(fù)雜的周邊環(huán)境,應(yīng)采取合適的圍護(hù)形式控制對(duì)基坑周邊老建筑的影響.

本文以北京地鐵亦莊線某區(qū)間明挖基坑側(cè)穿既有盾構(gòu)隧道工程為例，研究了基坑施工對(duì)既有盾構(gòu)隧道的變形影響

結(jié)合某基坑的工程地質(zhì)情況,采用有限元軟件建立了施工模型,通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,分析了基坑開挖對(duì)城市軌道交通盾構(gòu)隧道區(qū)間的影響,為后續(xù)工程的施工提供了依據(jù)。

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)。

基坑開挖易引起周邊地層移動(dòng),導(dǎo)致鄰近地鐵車站和隧道發(fā)生不可忽視的結(jié)構(gòu)位移。文章以新城大廈二期基坑工程為例,通過(guò)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及南京地鐵二號(hào)線奧體東站和奧體東站~興隆大街站區(qū)間隧道的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,詳細(xì)研究了基坑開挖對(duì)臨近地鐵車站和區(qū)間隧道的變形影響,得出了一些對(duì)類似工程有益的結(jié)論。

以上跨武漢軌道交通3號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間隧道的基坑工程為背景,運(yùn)用midas/gts軟件建立三維數(shù)值分析模型,對(duì)基坑施工全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,分析基坑施工對(duì)區(qū)間隧道的影響及其控制措施。計(jì)算結(jié)果表明,基坑開挖不可避免地帶動(dòng)坑底土體發(fā)生變動(dòng),引起土體中隧道上浮;考慮城市軌道交通既有線隧道變形控制指標(biāo)較施工隧道更為嚴(yán)苛,因此建議基坑開挖須在盾構(gòu)區(qū)間隧道鋪軌之前完成。