導(dǎo)語(yǔ)：基坑開(kāi)挖對(duì)下臥地鐵隧道變形的影響一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:對(duì)于地鐵隧道上方開(kāi)挖的基坑工程，如何控制下臥地鐵隧道變形是上方基坑開(kāi)挖的關(guān)鍵問(wèn)題。以深圳景田某項(xiàng)目基坑為例，為控制下臥地鐵隧道位移，上方基坑設(shè)計(jì)時(shí)采用了樁錨支護(hù)，局部采用角撐+排樁的形式進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)，施工中采取了封閉止水帷幕、分層分區(qū)開(kāi)挖。有限元分析結(jié)果顯示，上方基坑開(kāi)挖引起的下臥地鐵隧道產(chǎn)生的位移變形滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞:地鐵隧道，基坑開(kāi)挖，有限元，變形

臨近地鐵周邊進(jìn)行工程活動(dòng)對(duì)地鐵正常運(yùn)營(yíng)是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，其工程項(xiàng)目一般較大，實(shí)施周期長(zhǎng)，技術(shù)要求高，實(shí)施難度大，場(chǎng)地條件復(fù)雜等，臨近地鐵項(xiàng)目的實(shí)施，不僅需要控制工程自身風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是控制對(duì)地鐵正常運(yùn)營(yíng)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。地鐵項(xiàng)目由于其建造金額大、科技含量高、工程復(fù)雜、涉及學(xué)科廣，地鐵周邊工程項(xiàng)目建造時(shí)風(fēng)險(xiǎn)大，一旦發(fā)生事故將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響，因此對(duì)地鐵周邊工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程引起地鐵變形影響進(jìn)行分析研究非常必要。為做好地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)工作，分析評(píng)估周邊各個(gè)項(xiàng)目施工引起的地鐵變形情況，采取有效措施消除影響地鐵運(yùn)營(yíng)安全的各個(gè)危險(xiǎn)源可能帶來(lái)的不安全因素，從而為地鐵安全運(yùn)營(yíng)提供有力保障。以深圳景田某橫跨地鐵隧道上方的基坑工程為例，通過(guò)三維有限元分析，對(duì)基坑開(kāi)挖引起的下臥地鐵隧道變形的影響進(jìn)行分析研究，為優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工提供有益的參考。

1工程概況

1．1項(xiàng)目情況。擬建項(xiàng)目位于深圳市福田區(qū)景田，主要建(構(gòu)筑物為多層建筑，共4層，總高22．5m。項(xiàng)目基坑周長(zhǎng)175m，面積約1720m2，基坑深度約為8．2m～8．7m。地鐵二號(hào)線香梅北—景田區(qū)間隧道在基坑正下方穿過(guò)。本基坑臨近地鐵、建筑和市政道路管線，均需直立開(kāi)挖?；硬捎脴跺^支護(hù)，局部采用角撐+排樁的支護(hù)形式。旋挖樁直徑為1．0m或1．2m，樁間采用雙管旋噴樁止水，止水樁及支護(hù)樁之間搭接0．2m。樁頂設(shè)一道冠梁?；庸苍O(shè)一道錨索，并設(shè)置錨索腰梁?；硬捎梅謱臃謪^(qū)開(kāi)挖，基坑開(kāi)挖完第一層后設(shè)一道錨索，并設(shè)置錨索腰梁?；拥诙影捶謪^(qū)開(kāi)挖，采用坡率1∶1的放坡措施，坡面掛網(wǎng)噴混凝土，基坑分區(qū)開(kāi)挖，先開(kāi)挖1區(qū)，再分別依次工序開(kāi)挖2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)，每個(gè)開(kāi)挖分區(qū)長(zhǎng)度約為5m，如圖1所示。1．2地質(zhì)概況。①層人工填土:黃褐、褐紅等色，主要成分為黏性土，不均勻夾混凝土、粗砂及鋼筋等建筑垃圾;呈稍濕、松散～稍密狀態(tài)，堆積年限超過(guò)10年，已基本完成固結(jié)。②層含黏土礫砂:灰白;呈飽和、松散～稍密狀態(tài)，主要成分為石英質(zhì)砂、夾卵石，顆粒呈礫狀，分選性差，級(jí)配較好。③層含砂粉質(zhì)黏土:紅褐、紫褐等色，呈硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，由下伏基巖殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)全部破壞。④層全風(fēng)化花崗片麻巖:褐紅、褐灰等色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英、云母，屬極軟巖，巖體極破碎，巖石基本質(zhì)量等級(jí)屬Ⅴ級(jí)。⑤層碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖:褐紅、灰等色，原巖結(jié)構(gòu)大部分已被破壞，風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊、塊狀，手掰可折斷，屬軟巖，巖體破碎，巖石基本質(zhì)量等級(jí)屬Ⅴ級(jí)。1．3基坑與下臥地鐵隧道的關(guān)系?；釉谄矫嫔铣示匦危臻g橫跨地鐵軌道?；娱L(zhǎng)邊與該地鐵2號(hào)線軌道走向一致，如圖2所示?；訄?chǎng)地范圍內(nèi)地鐵隧道頂埋深約17m，基坑底與隧道頂高差最近約8m，如圖3所示。由于基坑底與地鐵隧道豎向距離較小，且基坑開(kāi)挖可能引起地鐵隧道周邊圍巖卸載回彈，從而引起地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形。因此如何在基坑開(kāi)挖過(guò)程以及項(xiàng)目實(shí)施完成后確保地鐵隧道的運(yùn)營(yíng)安全，是本項(xiàng)目需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

2數(shù)值計(jì)算與分析

利用MidasGTSNX有限元分析軟件，在合理的計(jì)算區(qū)域內(nèi)，采用合適的本構(gòu)模型建立三維有限元模型模擬本項(xiàng)目基坑開(kāi)挖過(guò)程。在實(shí)際過(guò)程中最不利情況是基坑開(kāi)挖見(jiàn)底，因此按照最不利工況原則，根據(jù)本基坑與鄰近地鐵區(qū)間隧道的平面及立面關(guān)系以及基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工特點(diǎn)，分析基坑開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)和四道結(jié)構(gòu)的變形情況。2．1模型單元。有限元模型采用不同材料(不同彈性模量、泊松比、粘聚力及摩擦角的三維實(shí)體單元模擬不同物理力學(xué)屬性的地層，采用板單元模擬支護(hù)結(jié)構(gòu)、隧道結(jié)構(gòu)。以基坑外輪廓為基準(zhǔn)，外擴(kuò)3倍基坑開(kāi)挖深度作為模型計(jì)算范圍，如圖4所示。2．2工況模擬?；娱_(kāi)挖引起基底卸載回彈，基底的回彈會(huì)帶動(dòng)下臥地鐵隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隆起變形?；硬捎梅謱臃謪^(qū)開(kāi)挖，模擬計(jì)算按如下工況進(jìn)行:1施作基坑支護(hù);2開(kāi)挖基坑第一層并施作錨索;3開(kāi)挖基坑第二層1區(qū);4開(kāi)挖基坑第二層2區(qū);5開(kāi)挖基坑第二層3區(qū);6開(kāi)挖基坑第二層4區(qū)。2．3計(jì)算結(jié)果分。析通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到隧道結(jié)構(gòu)最大隆起值與施工工況關(guān)系曲線如圖5所示。從圖5可以看出，隨著基坑逐步開(kāi)挖卸載，下臥地鐵隧道結(jié)構(gòu)隆起變形逐漸增大。根據(jù)《城市軌道交通安全保護(hù)第三方檢測(cè)控制指標(biāo)》有關(guān)規(guī)定:“城市軌道交通隧道結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對(duì)沉降量及水平位移量≤10mm(包括各種加載和卸載的最終位移量”，基坑工程開(kāi)挖施工引起的地鐵隧道結(jié)構(gòu)水平變形和豎向變形都滿足規(guī)定要求，基坑開(kāi)挖過(guò)程中下臥地鐵隧道結(jié)構(gòu)是安全穩(wěn)定的。

3結(jié)語(yǔ)

1基坑開(kāi)挖會(huì)對(duì)下臥地鐵隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，土體卸載會(huì)造成地鐵隧道周?chē)馏w隆起，基坑開(kāi)挖過(guò)程應(yīng)密切關(guān)注基坑周邊位移和地鐵實(shí)測(cè)位移。2根據(jù)數(shù)值計(jì)算分析，基坑開(kāi)挖卸載引起的下臥地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形值小于地鐵安全保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)要求，基坑開(kāi)挖不會(huì)影響下臥地鐵隧道的正常運(yùn)營(yíng)。3基坑采用樁錨支護(hù)、角撐+排樁的支護(hù)形式，支護(hù)體系剛度較大，可有效控制基坑的變形，減少對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)影響作用是比較明顯的。4基坑分層分區(qū)開(kāi)挖對(duì)下臥地鐵隧道的隆起變形的抑制作用明顯。5地鐵結(jié)構(gòu)位移最大值發(fā)生在基坑開(kāi)挖的最后工況，因此基坑支護(hù)施工時(shí)應(yīng)減少基底的暴露時(shí)間，盡早施作地下結(jié)構(gòu)并回填。

參考文獻(xiàn):

［1］劉國(guó)彬，黃院雄，侯學(xué)淵．基坑工程下已運(yùn)行地鐵區(qū)間隧道上抬變形的控制研究與實(shí)踐［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20(2:202-207．

［2］孫鈞．城市地下工程活動(dòng)的環(huán)境土工學(xué)問(wèn)題(下［J］．地下工程與隧道，2000(1:2-7．

作者:余建河 杜明禮 單位:1.陜西宏基建筑勘察設(shè)計(jì)工程有限公司 2.江蘇中匯巖土工程有限公司