基坑开挖对临近地铁结构基础的影响

梅明亮

摘  要：基坑开挖对于城市地铁建设的安全性和可靠性是有着至关重要的影响的，目前我国的城市建设中有越来越多的隧道工程，那么在当地所进行的基坑开挖过程对于地质土壤的稳定程度就也会产生影响，甚至可能会导致周围的底层出现移位的情况。因此，基坑的开挖对于临近地铁的结构质量以及稳定性都是有着重要影响的，我们应深入的分析其各类影响因素，同时针对这些安全隐患制定出最具针对性的优化对策。文章便从基坑开挖工程、影响地铁隧道变形的常见因素和优化安全隐患的具体对策三方面详细的讨论了基坑开挖对临近地铁结构基础的影响及对策。

关键词：基坑工程;地铁结构;影响及优化对策

中图分类号：TU753 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0053-02

Abstract： Foundation pit excavation has a vital impact on the safety and reliability of urban subway construction. at present， there are more and more tunnel projects in the urban construction of China， so the local foundation pit excavation process will also have an impact on the stability of geological soil， which may even cause the surrounding bottom layer to shift. Therefore， the excavation of the foundation pit has an important impact on the structural quality and stability of the adjacent subway， we should deeply analyze its various influencing factors， and work out the most targeted optimization countermeasures for these safety risks. In this paper， the influence and countermeasures of foundation pit excavation on the adjacent subway structure foundation are discussed in detail from three aspects： the foundation pit excavation engineering， the common factors affecting the subway tunnel deformation and the specific countermeasures to optimize the safety hidden danger.

Keywords： foundation pit engineering; subway structure; influence and optimization countermeasures

1 基坑開挖工程

1.1 基坑变形理论

在基坑开挖的实际作业过程中，其周围地层结构的整体承载能力和稳定性都会受到一定影响，这主要是由于随着基坑的不断开挖，开挖地面的整体承载力就会随之慢慢下降，而附近地面的整体承载情况则会随之加大，这样附近地面就处在一个超负荷的状态下，还会导致地面变形的问题发生。在两侧承载力不断加大的过程中，附近的围护墙就会承受更多的压力，坑附近的土不断的向坑的位置处移动，围护墙所承受的压力不断增加的过程中就会出现变形问题，坑底还可能会形成一个凸起，这样就会导致防护墙出现移动的现象，改变附近的地层结构。对坑底继续开挖的过程中，卸荷不断增加，这也是导致坑底凸起现象的最常见原因，地面的承载情况已经处于超负荷的状态，坑底周围的结构就会发生塑性变形，随着工程的施工一直到工程停止，凸起现象就不会再出现了，一般情况下，塑形变形都是能够恢复的，只有超出了一定范围后，其对周围结构所产生的破坏是不可恢复的。所以，当我们进行基坑的开挖作业时，施工中一旦遇到了塑性变形的情况，我们为了更好的保护围护墙并且避免出现凸起，我们应制定出有效的预防对策。

1.2 基坑工程

作为地铁隧道工程施工建设的基础内容，基坑的实际建设质量对于地铁隧道自身的稳定性和可靠性都是有着决定性的影响的，同时对周围结构的建设效果也会产生重要影响，如周围的地铁和隧道的安全性都会受到一定影响，所以，在实际的工作中我们应全程监测基坑工程的施工过程，最大限度的提升基坑施工的整体质量。岩石工程学作为基坑工程研究的理论基础，其设计和研究过程也结合了多个学科，如结构力学、工程环境学、土力学、工程地质学和高等土力学等。基坑工程的设计过程会涉及到很大的工程量，也要考虑到众多因素，对其的监测工作也是有很大难度的，我们要考虑到现场土地的整体承载力、稳定性和强度等因素，同时也要考虑到施工材料与土地的相互作用关系和结合程度等因素。

由于影响的因素众多，那么就要采取一定的方法对其各类影响因素进行深入研究，现阶段常见的主要有三种方法，分别为通过理论进行研究、通过以往的经验加以总结以及通过模拟实验进行研究。其中，我国各类科研机构普遍采用的就是通过模拟实验进行研究的方法，因为这种方法的操作较为简单并且能够根据项目的实际要求来修改数据，操作过程中可以进行大量的重复性模拟实验，从而科学的总结出各类影响因素的变化规律，并能够分析出它们实际影响临近地铁结构的方式和效果;通过以往经验加以总结的研究方法是直观性最好的，通过过往的案例研究和经验将各类影响因素总结起来，并分析它们之间的具体联系来总结出规律;而通过理论进行分析的方法就是利用先进的计算机信息技术来模拟和分析各类影响因素，同时还能够不断的优化和完善相关因素，最大限度的降低基坑工程对周围结构的影响，这一方法相对来说复杂程度更高，但其在计算数据中的精确程度更高，在基坑工程的施工作业过程中也将会发挥出更重要的作用。

2 影响地铁隧道变形的常见因素

2.1 基坑与隧道之间的高差

基坑的深度是会导致周围的建筑产生沉降差的，沉降差会随着深度的不断加深而越来越大，并会导致隧道的土层结构出现很大的变形问题，基坑的深度越大，那么建筑物就会产生越大的沉降问题，而为了有效的提升土质之间的牵引力，我们一般会采取将一些质量符合要求的石硕加入到基础掩埋的过程中，从而尽可能的降低因为基坑开挖的深度不断增加对周围隧道变形所产生的影响。基坑开挖的深度要适中，太浅虽然不会对隧道变形产生太大影响，但是其影响是较为不均匀的，同时临近隧道的稳定性也会降低，可能还无法真正的满足项目的整体使用需求以及建筑结构的安全性要求。因此，在施工单位开挖基坑的过程中，对于基坑的开挖深度我们应进行严格把控，并应在综合考虑多种因素的基础上确定其深度，如应考虑到基坑的深度要求以及工程的实际需求等因素。

2.2 基坑與隧道之间的水平距离

基坑与临近地铁隧道之间的位移关系是影响基坑对临近隧道的变形情况的重要因素，并且在研究大量的工程项目实例的过程中，我们也看到了基坑与隧道之间的水平距离大小对周围环境是否产生变形情况有着直接影响，即水平距离越近，就越容易出现变形的情况。所以，我们应认识到当基坑和周围建筑物的水平距离太近时，周围建筑物就会慢慢的向着基坑的方向倾斜，而当其有了越来越深的开挖深度，就会产生更大的变形程度，那么在确定基坑的位置时应考虑到这一特点。进行基坑开挖的作业时，我们应对整个作业过程进行监测，严格的把控附近建筑物的位置以及隧道的倾斜角度，从而控制好这两者之间的水平距离，尽可能的将临近隧道的变形程度以及基坑的实际沉降深度控制在合理的范围内。有些隧道的位置距离基坑较近，那么就更应该有效的监控隧道地表的沉降变形情况。为了更加有效的预防隧道安全结构受到破坏，不建议将基坑工程建设在地层变形的主要影响区域，同时还要采取有针对性的防护措施。

2.3 地下水降水对地铁隧道变形的影响

在地下水降水的过程中，水位不断上升就会导致地铁隧道内部的应力更加集中，那么地铁隧道的正常运行就可能会受到影响，如果因地下水降水导致水位上升太多，还可能会导致车站周围的土体受到剪切破坏，从而大大的损坏地铁隧道的实际结构。

3 优化安全隐患的具体对策

3.1 构建科学的计算模型

在我们研究基坑开挖对临近地铁结构基础所产生的影响时，我们在科学确定基坑工程具体的设计方案时主要依据的是现代化的信息计算机技术，从而尽可能的降低基坑开挖作业对周围的建筑物结构产生影响。在构建计算模型时我们主要选择的是连续介质有限元法这一计算方法，这种方法以土力的岩石力学以及计算机的相关软硬件系统为基础，同时也考虑到了基坑工程周围的隧道项目的建设环境等因素，科学的分析并计算出基坑工程与周围隧道之间的相互影响力，同时制定出相应的解决对策。电子信息计算机技术的发展和更新速度是非常快的，那么构建计算模型所需要使用到的计算机软硬件系统也会得到不断的更新和完善，借助于更为先进的计算机信息系统，我们能够精确的计算出各类支护装置的相关数据，总结出开挖过程中周围建筑物发生沉降和结构变形的具体规律，这样所确定的工程项目建设方案才是最为科学合理的。

3.2 构建科学的三维模型

在分析基坑结构的施工建设工作时，我们还要为其建立科学的三维模型，而其技术原理就是将计算机数据与三维立体结构进行科学的结合和模拟，所建立的三维模型能够更好的保证计算结果的真实性和准确性，并且采用模拟相关数据时采用这一模型其重复性也更好，我们对各类影响因素可以进行更加深层次的研究工作，其能够满足临近地铁隧道结构影响因素研究工作的相关要求。建立三维模型时，我们选择的是非常常见的土工实验数据作为模拟的基础数据，不断的模拟基地的沉降情况和整体承载能力，及时的调整并改进错误的参数信息，从而保证模拟数据的准确性。现阶段，随着我国计算机技术的不断发展，我们所构建的三维模型也是较为先进的，其能模拟出具有较高精确性的数据结果，应用在基坑开挖对临近地铁结构基础的变形影响的研究工作中具有易操作、高效以及便捷等优势。

3.3 加强第三方监测变形工作

基坑开挖过程施工作业的过程中，第三方的监测工作也是十分重要的，首先，对开挖地面的地质情况应进行严格的监测，监测土质的性质及其变化情况，如土质的颜色、湿度和密实度等，确保土质的分布情况与地质勘察和设计文件中的情况是吻合的。巡视开挖面的土体是否存在渗漏水的现象，如有发现应记录好渗漏水的颜色、气味、位置、渗漏水量以及是否伴有砂土颗粒，还要巡视是否存在土体塌落的问题，明确塌落的大小、位置、原因以及发展趋势等内容，通知施工单位立即采取有效的整改措施;其次，对地下水应进行有效的控制。监测附近地面是否出现沉降的情况;最后，对基坑的周边也要进行定期的巡视，发现地面积水时，记录下积水的位置、水量、深度等参数，检查坡顶排水系统是否通畅以及地面硬化的完好程度，对坑边也要进行有效监测，避免其出现超载的问题。

4 结束语

通过以上的论述，我们对基坑开挖工程、影响地铁隧道变形的常见因素和优化安全隐患的具体对策三个方面进行了详细的分析和探讨。随着我国城市现代化基础设施的逐步完善，地铁隧道工程的施工建设工作也越来越难了，对基坑进行开挖作业时会导致周围土体结构出现变形的情况，并且还会影响到周围建筑物和隧道的安全性和稳定性，因此，在实际的工作中我们应认真对待各类影响因素，制定出最优的施工方案，最大限度的消除基坑开挖对临近地铁结构基础所产生的不利影响。

参考文献：

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