临近地铁隧道的软土深基坑施工影响分析

周奇 章敏

摘要：目前，随着中国城市化进程的加快，高层建筑越来越多，基坑工程也越来越多，往往靠近地铁隧道。基坑开挖引起的土体应力释放会对邻近的隧道产生一定的影响。隧道变形过大会导致支护结构开裂、隧道渗水等问题。严重时甚至危及行车安全，对人身安全构成极大威胁。因此，在深基坑开挖过程中，相邻隧道的变形分析和安全评价是非常重要的。

关键词：深基坑开挖;地铁隧道;数值模拟

引言

在深基坑开挖过程中，很难避免地铁隧道原有的平衡和地应力的再分配。因此，深基坑开挖会对地铁隧道的内力产生较大影响，甚至会导致地铁隧道的变形。地铁隧道变形的标准控制仍然比较严格。最大位移不超过20mm，隧道回弹不超过10mm。因此，寻找有效的方法来减少深基坑开挖对地铁隧道的影响是非常重要的，在深基坑开挖中，应充分考虑对地铁隧道的影响，并进行合理的设计和规划。

1临近地铁隧道的软土深基坑施工内容

地铁作为现代城市的主要交通干线，其安全性非常重要。然而，随着城市建设和发展的需要，地铁隧道在使用阶段不可避免地会受到各种工程活动的影响。邻近地区的工程活动是影响隧道的常见因素，包括建筑物基坑开挖。地铁在中国发展较晚，只有少数城市有地铁，大规模的城市建设在近10年才兴起。因此，解决城市建设与发展与地铁保护之间的矛盾，对于理论研究和工程实践都具有重要意义。近年来，一些学者对地铁基坑工程的实际情况进行了一系列的研究：以地铁基坑工程的实际情况为基础，基于基坑工程施工对周边建筑和地铁隧道的影响，阐述了基坑工程中应考虑的环境影响，分析总结了一些有效的处理措施和解决方案，提出在勘察和初步设计中应充分考虑各种影响因素;以基坑工程下的既有隧道防护为工程背景，结合软土基坑隆起变形和软土卸载模量的残余应力法，本文探讨了基坑支护措施及基坑工程时空效应的施工方法，以控制民用建筑基坑下仰拱隧道的抗拔变形。

2软土基坑变形机理研究

在基坑开挖过程中，基坑开挖面受荷载的影响，基坑底部容易发生向上土体位移。同时，也会导致挡土墙在两侧压差的作用下发生水平位移，导致墙外位移。在这种情况下，开挖基坑时，由于基坑底部的隆起和挡土墙的位移，容易引起周围地层移动。此外，在基坑支护结构施工中，基坑开挖引起的漏失、漏失等安全事故通常是基坑變形。结合复杂的地质情况对影响基坑开挖变形的因素进行简单分析。通过对工程项目区域的地质、水文以及施工项目复杂性的分析，可将影响基坑开挖变形的主要因素氛围以下几个方面：（1）围护结构。围护结构包含围护墙体的厚度、支撑体系的刚度以及实际的插入深度等。支撑平面的刚度通常较强，而基坑变形的程度一般取决于EI/h4（EI为刚度;h为支撑竖向间距），也就是说支撑的道数对变形效果的控制比较明显。而在围护结构中，墙体插入的深度越大其抗隆起的稳定系数就越高，特别是在软土地区，合理地提升插入深度能够有效地减小墙体以及墙体周边地层的位移。（2）加固地基。在基坑开挖过程中，合理地在基坑中增加坚实的地基，可以有效地提高土体的强度和刚度，从而有效地控制基坑周围地层的位移。此外，还有其他因素。例如，在基坑开挖过程中，一旦出现渗水和流沙，周围的地层就会受到干扰，基坑变形。因此，当面对受保护对象时，可采用跟踪灌浆或预加固等措施防止其发生。

3工程概况

在项目建设中，它位于城市繁华地区，将涉及主要交通道路。它非常靠近项目东部的地铁3号线。本工程总开挖面积为4339.34㎡.基坑的整体形状为矩形。整个基坑的总长度约为90米，基坑的整体宽度约为55米。如果在基坑施工过程中对地铁隧道的影响没有充分考虑，就会产生很大的负面影响。本工程总开挖深度为22.8m。基坑东侧与地铁隧道平行，最近距离约为9m。因此，应更加重视整个项目东部的建设，并成为重点保护部分。

4电缆隧道结构特点和破坏形式

在缆索顶进隧道施工过程中，通过在基坑后座支撑的液压千斤顶将管接头推到土层中，同时将管接头中的土体挖出运输。当第一段管道被顶入土层时，继续第二段管道的顶进施工，直到电缆隧道完工。与传统的轨道交通顶管隧道不同，电缆顶管隧道一般采用插座式，整体刚度小，抗干扰能力差，隧道内高压电缆及电缆支架敷设密集。在实际工程中，电缆顶管隧道的建设与城市其它基础设施建设呈现密集交叉的相互关系，易受到其它施工活动的影响，尤其是基坑施工导致既有隧道的变形和其结构内力的重分布将可能会引起电缆隧道的损坏。在实际工程中，电缆顶进隧道的施工与其他城市基础设施建设呈现出密集的交叉关系，容易受到其他施工活动的影响。特别是，既有隧道的变形和基坑施工引起的结构内力的重新分布，可能会引起电缆隧道的损坏。一般来说，基坑施工对既有电缆顶管隧道的干扰作用主要体现在接头前后接头的压缩和碰撞损伤以及管接头的过度变形引起的裂缝。因此，研究基坑开挖引起的既有电缆顶管隧道衬砌结构的内力变化和截面变形问题显得尤为重要。因此，在不同工况下，以上海典型软土为代表，利用PLAIXS2D有限元软件对基坑开挖对软土地区既有电缆顶进隧道衬砌结构内力变化和横截面变形的影响规律进行了分析。

5基坑施工方案及变形控制措施

5.1优化基坑设计

为有效控制淤泥质软土基坑开挖中的变形情况，尤其是针对淤泥质黏土的基坑开挖，必须要注重对基坑设计的优化。首先，要确保围护结构具有足够的插入深度与刚度。其次，面对地质条件极差且基底位于淤泥质地层中的长条形基坑，采用抽条加固，需要将加固深度控制在6～10m，并将非抽条区宽度缩短，在工程地质条件极其恶劣的情况下，可采用满堂加固。第三，科学优化支护体系，结合基坑开挖的长宽比，在保证基坑安全的前提下，合理优化“钢系杆梁”的设计，减少对开挖时间的影响;对于长期暴露的支撑件，可优化为双钢支撑（或混凝土支护），从而控制基坑长期累积变形。最后，还需要考虑较低的翻转梁对土方开挖和基坑变形的影响，并减少设计中较低的翻转梁（或改变上翻梁）的数量。

5.2分段分区开挖

根据基坑开挖的“时空效應”理论，基坑开挖施工期对周围建筑物（结构）的变形影响最大。基坑开挖中，为了尽量减小对周围建筑物（结构）变形的影响，请采用分区开挖法。分部开挖应遵循“自上而下、垂直分层、纵向分段、槽口检查、开挖前支护、无腰梁、腰梁岛开挖”的施工原则。为了控制基坑变形，应开挖钢支架，建立钢支架，然后开挖两侧支撑土的框架支护方式，保证开挖质量。（威廉·莎士比亚，哈姆雷特，钢支架，钢支架，钢支架，钢支架）为了在不影响分层开挖高度的情况下进行开挖机械的反向运输，每层开挖宽度必须设置为6m，开挖坡度必须设置为1：3.5。同时，为减少地下变形，两侧预留路堤背压。

5.3施工动态监测

在基坑开挖的过程中，根据设计要求实施动态设计和信息化施工。基坑开挖至设计深度时，地表沉降最大值为67mm，围护结构水平位移最大值为87mm，均超过设计预警值。通过分析监测数据发现，在基坑开挖过程中，当基坑开挖深度在10m范围内时，地表沉降、围护结构水平位移均未超过监测预警值，且变形增速较缓慢;当基坑开挖深度超过10m时，地表沉降、围护结构水平位移接近预警值，且增速明显加快。根据场地地质条件，基坑开挖深度范围主要为软弱土，且基坑位于道路下，周边车流量大，在车辆动荷载长期作用下，软土极易扰动，自身稳定性降低，导致地表沉降量和支护结构变形增大较快，超过设计预警值。通过进一步分析监测数据发现，虽然地表沉降量和围护结构水平位移超过预警值，但其他监测参数均未预警，且地面道路、围护结构及建（构）筑物未见开裂现象，表明基坑稳定性仍可满足设计和施工要求。

结束语

在基坑开挖过程中，必须保证周围的地理条件得到充分的掌握。对地铁隧道的深度、长度和距离进行科学设计和分析。在施工过程中，及时发现隧道的变形和渗水情况，并结合实际情况制定有效的防护措施。

参考文献

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