基坑开挖引起紧邻地铁隧道力学响应与处理方案研究（论文）.pdf

}工程建设与设计 l Construction&Des ForProject 基 坑 开 挖 引 起 紧 邻 地 铁 隧 道 力 学 响 应 与 处 理 方 案 研 究 Study on the M echanical Response and Treatment Plan of Adjacent M etro Tunnel Caused by Foundation Excavation 翟大明 (北京中铁国际招标有限公司，北京 100143) ZHAI Da-ming (BeijingRailwayInternationalTenderingCo．Ltd．，Beijing100143，China) 【摘 要】由于对地上和地下空间的整体开发应用越来越多，大多基坑项目与已经建设竣工的地铁或隧道相邻，因此，基坑项目和地 下隧道间的问题越来越明显，已经是当前城市建设迫切需要解决的问题。论文在现有的探索结果上，剖析了基坑项目开挖的现状及 不足，以及对邻近地铁和隧道的影响，并剖析它的解决方案，希望能给相关工作人员给予理论和实践方面的帮助。 【Abstract】Becauseoftheoveralldevelopmentandapplicationofgroundandunderground spacemoreandmore，thereweremoreexcavation projecthasadjacenttothecompletedconstructionofthe subwayortunnel，theproblemsofexcavationprojectandundergroundtunnelbecome moreandmoreobvious，hasbeenaurgentproblemneedtobesolvedinthecityconstruction．Basedontheexistingexplorationresults，thispaper anabrsesthecurrentsituationandproblemsoffoundationexcavation，anditsaffectsontheadjacentsubwayandtunnel，thenfindoutits solution， hopingtogivetheoryandpmcticalhelpto relevantworkers． 【关键词】基坑开挖；紧邻地铁隧道；力学响应；处理方案 【Keywords】foundationexcavation；adjacenttothesubwaytunnel；mechanicalresponse；processingprogram 【中图分类号1U451；TU753 【文献标志码IA 【文章编号】1007．9467(2o17)01．0028．02 [DOll10．13616／j．cnki．gcjsysj．2017．01．114 1 基 坑 开 挖 的 现 状 及 存 在 的 问 题 基坑开挖会扰乱土体原本的应力平衡，导致邻近应力进 行再分配。如果基坑邻近有隧道 ，在某种程度上会加大基坑项 目的难度与危险，与周围设有既有隧道的基坑项目相比，其特 征如下。(1)结构分析复杂。土体是一种复杂的多孔的连续性 物质，在基坑和地下隧道共同存在的情况下，安全性与变形的 剖析会很复杂。(2)变形控制标准高，城市地区对基坑项目的 防护系统的要求比较高。由于项目和附近的环境紧密相连，围 【作者简介】翟大明(1984～)，男，北京人，工程师，从事隧道工程施 工技术研究。 28 护设备太大会给附近的马路、地下隧道及地下结构带来不利 影响，甚至造成损害。(3)风险大。基坑项 目或隧道不稳定、变 形太大 ，都可能带来严重的安全问题与经济损失 ，因此 ，存在 很大的风险。 利用力学剖析基坑开挖对周围隧道的影响的关键内容是 附加位移和附加应力。因为基坑开挖的复杂 ，经常产生两类 情况 ：(1)部分设计师没有考虑基坑开挖对既有隧道造成的影 响 ，只是根据一般的基坑进行规划与施工 ，导致既有隧道变形 太大 ，无法正常运行；(2)缺少正确认识 ，夸大基坑对附近隧道 的影响 ，在这种情况下基坑项 目的设计与施工就会有误差，造 成项 目成本过高，消耗很多不必要的人力物力，不利于基坑项 目的长远发展与节约理念的实现。 2 基 坑 开 挖 引 起 紧 邻 地 铁 隧 道 变 形 的 力 学 响 应 原 理 2．1 影响 地铁 隧道变 形 的原 因 结合《基坑项目手册》对地铁隧道容许变形的要求：结构 的最大位移<20ram，隧道变形弯曲半径<15000m，相对曲率<1／ 2500。如果附加变形太大 ，会影响隧道的正常结构，甚至引起 隧道裂缝、渗水等现象 ，影响隧道的正常使用。基坑开挖对附 近隧道造成的破坏，不但会造成较大的经济损失，还会在社会 和政治方面造成不利影响，需要引起大家的高度重视。因此 ， 剖析基坑对附近隧道的变形影响很重要，而剖析此影响的重 点就是了解和掌握变形的特点日。 2．2 基坑 开挖 引起 紧邻 地铁隧道 变形的 力 学原 理 基坑开挖会导致附近隧道产生附加变形 ，变形可分为水 平位移、垂直位移与隧道收敛。基坑项目通常位于现有隧道的 上部或旁边，因此 ，基坑对其下部和周围的土体进行开挖时可 能会引起隧道的变形。 从力学的角度进行剖析 ，将基坑附近的隧道等效为土壤 中的一个圆洞，由连续介质力学可知，隧道附近土壤的应力和 位移会有所变化 ，基坑开始挖掘后 ，土体被移除 ，围护系统缺 少了来自土体的侧压力 ，产生向基坑内部的位移I3]，导致隧道 附近的土体产生明显的位移。隧道顶部的土体移动由斜向上 变化成水平方向，隧道底部土体的移动由斜向下变化成从隧 道结构内部向外移动，这时隧道上面的应力差距继续增大 ，附 近出现应力聚集 ，使隧道垂直距离变小，水平距离变大，并且 水平距离变