基坑开挖对临近既有地铁隧道的影响分析(2)

胡国新等(2007)[7]应用数值分析手段，采用流-固耦合计算模式，对某基坑施工过程的渗流场和变形场进行三维模拟，分析了场地的水位下降规律和区间隧道的变形规律。并通过建立能反映止水条和螺栓作用的三维管片环实体计算模型，计算了管片变形和接头纵缝张开量。研究结果表明：该基坑施工诱发的最大水位下降约为2m;水位下降2m时管片的纵缝张开增量为0.13mm，为纵缝张开控制总量的4.3%。因此，认为该基坑施工诱发的三维渗流对紧邻地铁区间隧道的影响较小。

刘庭金(2008)[8]运用同济大学曙光软件，采用荷载结构法和盾构隧道修正惯用法，以广州地铁黄沙车站上建设物业商住发展项目为研究背景，计算了隧道外壁侧向土压力、水位下降、土层基床系数和隧道上方超载四种因素不同组合工况下的隧道结构受力，分析了基坑施工对紧邻地铁盾构隧道的影响。研究结果表明，影响紧邻盾构隧道受力的最主要因素为隧道外壁侧向土压力释放程度，当外壁侧向土压力由静止土压力进入主动土压力状态，将导致隧道弯矩增大143%，并致使管片开裂，环缝接头张开增量136mm，影响隧道正常使用。在其它不利因素共同作用下，将危及隧道结构安全。

张玉成等(2010)[9]建立了海珠广场发展项目基坑工程的三维数值分析模型。计算结果表明，基坑开挖对开挖面以下土体具有显著的垂直方向卸荷作用，不可避免地引起坑底土体发生变位，带动土体中的隧道产生位移，同时隧道管片的应力状态也有所改变。

高广运等(2010)[10]以上海某邻近地铁隧道的基坑工程为背景，运用FLAC-3D软件建立三维数值分析模型，对基坑施工进行全过程动态模拟。结果表明：计算结果与工程监测数据基本吻合，邻近地铁隧道单侧基坑开挖可引起隧道结构的不对称变形。为保护邻近隧道，提出并采用了坑外二次加固的施工新工艺，首次指出地基加固体和地下结构物作为异质体对邻近基坑开挖产生的位移传递具有阻断作用。并对不同的施工方案进行数值模拟，对比分析表明，对紧贴基坑地下连续墙的土体进行二次加固及结构逆筑施工，可有效控制相邻隧道变形。

2.3 现场实测

况龙川(2000)[11]对上海广场项目进行研究，分析隧道旁侧深基坑施工对地铁隧道的影响。实测了隧道水平向和竖向位移，以及隧道环片弦向变形。研究结果表明：(1)在地铁隧道旁侧开挖深基坑将引起隧道向基坑方向产生较明显侧移并使隧道断面呈横椭圆形状的变形，直接影响到隧道的使用功能和安全性;(2)隧道侧移对其旁侧土方开挖十分敏感且与开挖部位具有比较明确的对应性，支撑(垫层)及时浇筑完成能够有效地控制隧道侧移的进一步发展;(3)临近深基坑施工的地铁隧道侧移对由支撑爆破引起的地层震动比较敏感;(4)深基坑开挖结束后，在基础承台板施工期间隧道侧移虽然不再发展但还不稳定，只有完成基础板后才能从根本上控制隧道侧移发展使其达到稳定;(5)在隧道外部注浆纠偏够及时纠正地铁隧道因深基坑施工引发的较大侧移量，化解险情，但其综合效果还不甚理想。

蒋洪胜等(2002)[12]通过对某基坑周围土体位移场的理论分析，及其临近的地铁隧道由基坑开挖引发的变形监测结果的分析，从隧道的垂直沉降、水平移动以及隧道的横向变形等角度探讨了基坑开挖对临近地铁隧道的影响。研究认为：一方面基坑临近隧道由于自身刚度会对基坑开挖引发的位移在一定程度上产生抵抗作用，另一方面这种作用使得隧道自身的横向变形进一步加剧，这一结论是通过隧道的收敛量测结果以及接缝的张开值量测结果得出的。

陈郁等(2004)[13]结合东方路下立交工程实例，利用现场监测数据，分析了基坑开挖对下卧隧道的影响。结果表明：(1)在上方基坑开挖影响下，地铁隧道随着土体的回弹而隆起变形，并近似为正态曲线分布，曲线顶点即隧道最大隆起点接近基坑开挖中心，由此向两侧延伸，至围护结构处隆起量变小，越过后隆起略有增加趋势;(2)在基坑开挖结束后相当长的一段时间内，基坑内土体继续呈现回弹趋势，又由于底板施工时有结构荷载的影响，对隧道的回弹变形有一定的限制作用。两种因素影响相叠加，底板施工阶段坑内土体仍有回弹变形，隧道的隆起量相应增加，但量值均小于基坑开挖阶段的变化;(3)基坑开挖时间、开挖距离到隧道轴线水平距离等施工参数对基坑隆起及其下卧隧道位移的影响显著，且随着基坑开挖时间、空间的增大，隧道隆起呈非线性增大;(4)可以通过改进施工参数、合理施工、信息化管理，即遵循\"加固土体、小块开挖、快速施工、信息管理\"的指导方针，有效地控制地铁隧道的隆起。

李志高等(2005)[14]通过对东方路下立交工程现场监测数据的分析，得到了基坑开挖卸荷引起下方隧道纵向变形的总体规律和时空效应规律，推导了考虑时空效应影响的隧道隆起经验计算方法。结果表明：(1)上方卸荷引起隧道纵向隆起曲线都近似正态分布曲线;(2)由于土体具有流变性，因此上方卸荷引起隧道的隆起值在基坑开挖结束后依然会随时间而增大。当不进行地基加固时，隧道隆起值在基坑开挖完后随时间增长的后续变形相当大，甚至超过基坑开挖中产生的变形;当进行地基加固后，隧道隆起值在基坑开挖完后绝大部分变形已经发生，随时间增长的后续变形较小，此时在施工中可不必太在意施工时间;(3)基坑开挖宽度越大时，隧道纵向隆起最大值也越大。通过实测数据的回归分析发现，隧道隆起最大值与开挖宽度呈双曲线关系S = A1* eA2/ B。极值系数A1表示在一定开挖放置时间下隧道隆起最大值随开挖宽度增加所能达到的极大值;A2则表示开挖时间或开挖宽度变化时隧道隆起值对时间或宽度变化的敏感性。另外，该公式可以简单估算任意开挖时间和开挖宽度下基坑开挖引起的隧道隆起最大值。

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