2018年 1O月上
第47卷 第 19期
施 工 技 术 C0NSTRUCT10N TECHNOLOGY 85
D0I：10．7672／s~s2018190085
基 坑 施 工 对 邻 近 隧 道 影 响 的 流 固 耦 合 数 值 模 拟
马 总 路
(中国铁建股份有限公司，北京 100855)
[摘要]以某邻近隧道的基坑工程为对象，建立三维有限元分析模型，采用流固耦合的方法对基坑降水与开挖施工
全过程进行了模拟。得到了基坑降水与开挖等过程造成邻近隧道的位移及应力响应，验算了隧道结构配筋，分析
了排桩支护设计的可靠性。
[关键词]基坑 ；降水；开挖；数值模拟 ；变形
[中图分类号]TU753．3 [文献标识码]A [文章编号]1002-8498(2018)19-0085-04
Fluid-solid Coupling Num erical Sim ulation of Influences of
Foundation Excavation on Adj acent Tunnel
MA Zonglu
(China Railway Construction Corporation Limited，Beijing 100855，China)
Abstract：This paper takes the foundation excavation engineering adjacent to the tunnel in Hangzhou as
research object．a three．dimensional finite element numerical analysis mode1 is established．In the model，
the dewate~ng simulation is simplified，the method of fluid-solid coupling is adopted to simulate the whole
process of the foundation excavation．The dynamic responses such as the displacement and stress of
adjacent tunnel caused by the~undation excavation precipitation and excavation process are obtained．The
reinforcement of the tunnel structure is checked and the reliability of row piles suppo~design is analyzed．
Key words：~undation excavation；dewatering；excavation；numerical simulation；deformation
0 引言
随着 地 下空 间 的大 规 模 发展 ，越 来 越 多 的基 坑
工程 紧邻 隧 道 或 位 于 隧道 上 方 ¨ 。基 坑 工 程 必 须
考虑 对邻 近 隧道 的影 响 ，基 坑 施 工 过 程 中必须 采 用
严格 的工 程措 施 ，以 此来 保 证 施 工 和 运 营 过程 中 隧
道 的安全 。 已经 建 成 运 营 的 隧 道 有 着 严 格 的保 护
标准 ，隧道 绝 对沉 降 、上 浮 量 以及 绝 对 水 平 位 移 不
超 过 20mm，隧 道 变 形 曲 线 的 曲 率 半 径 必 须 >
15 000m，隧 道变形 相 对 曲率 应 <0．04％ L [2 3。邻 近
基础 设 施 的 部 分 变 形 值 应 满 足 规 范 要 求 ，倾 斜
率应 <0．008。
隧道 周边 近距 离 的基 坑 开 挖 卸 荷 、堆 载 和 降 水
活动 ，导致 隧道 附 近 土 体 受 扰 动 ，打 破 了 原 有 受 力
平 衡 ，引起 地 应 力 重 分 布 ，从 而 引 起 邻 近 隧 道 产 生
相应 的 内力 和 变 形 。基 坑 工 程 对 邻 近 隧 道 的影
响 主要包 括上 浮 、沉 降 、水 平 位 移 和 径 向 收敛 等 ，对
隧道 变形 的研 究方 法 主要 有 理论 分 析法 、数值 模 拟
[作者简介]马总路，高级工程师，E—mail：mazonglu@crcc．cn [收稿日期]2018-03-21
法 、现场 监测 等 。近 年来 许 多 学 者 对该 问题 进 行
研究 。张鸿 儒等 采 用 非 线 性应 力应 变 关 系 ，并 基
于 Biot固结 理 论 分 析 了 由开 挖 引 起 的 周 围地 层 水
平 位移 和地 层沉 降分 布 特 性 ，以及 对 周 围地 下 管 道
等 工程设 施 的 影 响 。戴 宏 伟 等 采 用 有 限 差 分 法
建 立 了施 工 荷载 下地 铁 隧道 的纵 向 变形 理 论 ，分 析
得 到 了新 施 工 荷 载 对 邻 近 隧 道 的显 著 纵 向 变 形 响
应 。吉茂 杰 等 在 基 底 土 体 隆 起 残 余 应 力 法 的基
础 上 ，研 究 了 规 则 矩 形 基 坑 的 开 挖 时 间 、空 间 对 基
底 土体 回弹 及其 下地 铁 隧道 隆 起 的 影 响规 律 ，计 算
出了基 坑 开 挖 引 起 邻 近 隧 道 的 最 大 隆起 量 。程 斌
等 以上 海地 铁 2号 线基 坑 工 程 实 际 为背 景 ，研 究
了基坑 工程 施工 对邻 近 隧道 与 建 筑 物 的相 互 影 响 ，
指 出地 基基 础 加 固和 结 构 加 固可 有 效 控 制 隧 道 的
变 形 。况 龙 川 等 以 上海 地 区某 基 坑 工 程 项 目为
背 景 ，根 据 开 挖 工 况 与 邻 近 隧 道 监 测 结 果 分 析 发
现 ，在地 铁旁 侧 开挖 深 基 坑将 引 起 隧 道 向基坑 方 向
产 生较 大侧 移 ，隧道 断 面 也会 产 生 呈 横 椭 圆形 状 的
变 形 ，直 接影 响 邻 近 隧道 的运 营 。 以上 多 为理 论 公
86 施工技术 第 47卷
式 和工程 经 验 获 得 的 成 果 ，是 结 合 实 测 数 据 ，对 不
同施 工措 施进 行 的定 性 分 析 ，但 不 能 模 拟 基 坑 工 程
的施 工过 程 。
另一 方 面 ，越来 越 多有 限元 软 件 可 模 拟 基 坑 的
施工 过程 ，胡恒 等 。。采 用 FLAC3D 软件 模拟 了拟 建
基
基坑施工对邻近隧道影响的流固耦合数值模拟（论文）.pdf
