崔延恒
无锡市轨道建设设计咨询有限公司 214072
摘要：以无锡某临近地铁结构的房地产工程建设为例，通过对该新建工程的设计方案进行深入分析，并借助于有限元软件对施工过程中可能出现的不利工况进行数值模拟计算，可得到该工程在整个建设过程中对临近既有地铁结构的影响，从而对目前设计方案的可行性进行了验证，同时可根据计算分析结果对后续设计及施工提出指导意见。
关键词：有限元；数值模拟计算；影响；指导
Abstract：this paper takes one real estate construction along metro lines in Wuxi，Jiangsu province for example.Through the deep analysis on its design scheme，this paper carries on simulating calculation to the possible risks in construction by the finite element software.And as a result，this paper gets the possible effects to nearby subway engineering in the process of construction.Through both side arguments to the feasibility of this design scheme，this paper provides instruction to the lasting design and construction according to the simulating calculation.
Key words：Finite element；Simulating calculation；Influence；Instruction
引言
随着经济的发展和城市化进程的加快，地铁作为一项可有效改善城市交通问题的重要措施得到了飞速发展，而地铁沿线也成了房地产建设的热点区域。地铁是百年大计的惠民工程，因此，地铁沿线及周边新建的房地产开发工程在设计及施工过程中应充分考虑其对临近地铁工程的影响，并应按照相关法律法规的要求保护地铁工程的安全。
1 工程概况
1.1 工程概况
无锡市XDG-2012-58地块位于无锡市滨湖区梁溪路和孙蒋路交汇处，梁溪路以南，孙蒋路以西，该项目中的商业5# 楼（4F/2D）：地面高度23.25m，基坑深度10.0m，桩筏基础，桩径700mm，桩长13m。临近地铁2号线一侧的围护结构采用钻孔桩+内支撑的形式，局部采用放坡+土钉的支护形式，止水帷幕采用Φ850@1200的三轴水泥土搅拌桩。详见图1～3。
地铁2号线大王基站位于梁溪路与孙蒋路的交叉路口，沿梁溪路敷设，为地下二层岛式站台车站，其附属结构的I号风亭为地下一层，基底埋深为9.65m。河埒口站～大王基站区间为地下双线盾构区间，线间距为14m，隧道管片直径6.2m，厚度0.35m，轨面埋深14.8m。
商业5# 楼钻孔桩围护段的地下室外墙距离地铁大王基站1号风亭结构外墙最近为13.6m，基坑边距离地铁大王基站I号风亭结构外墙最近为12.7m；放坡围护段的地下室外墙距离地铁2号线右线线路中心线最近为33.1m，基坑放坡坡顶线距离2号线右线线路中心线最近为19.1m；详见图1。
1.2 水文地质情况
根据勘察报告，该场地地貌类型属长江三角洲冲积平原，场地类别为Ⅲ类。按成因类型及物理性质的差异，场地内的土由上至下依次为：①杂填土，②粉质黏土，③粉质黏土夹粉土，④粉质黏土夹粉土，⑤1黏土夹粉质粉土，⑤2粉质黏土，⑤3粉质黏土，⑥1粉质黏土，⑥2粉土，⑥3淤泥质粉质黏土，⑦1粉质黏土，⑦2粉质黏土夹粉土。各层土的物理力学指标见下表1：
3 数值计算分析
3.1分析方法
选取邻近地铁侧典型剖面建立有限元模型，有限元软件采用PLAXIS。建筑物框架结构及隧道管片采用板单元模拟，采用相应的材料特性计算截面积、惯性矩等几何参数，折算到每延米范围。工程桩和土体之间的相互作用通过设置界面单元来考虑。地面荷载均以20kPa超载形式考虑，建筑物荷载按每层15kPa取值。
3.2理论基础
3.2.1 HS small本构模型[3]
HS small模型是在土体硬化模型的基础上考虑了小应变阶段时土体刚度增加的特性。应变很低时，土表现出较高的刚度，并且刚度随应变呈非线性变化。在荷载作用下小应变土体硬化模型的高级特性体现的更明显，所得到的位移比用土体硬化模型所得到的更加可靠。
在标准排水三轴试验中竖向应变1和偏应力q 之间为双曲线关系。如下所示：
构产生的位移最大为0.58mm，引起地铁2号线河埒口站～大王基站盾构区间隧道产生的位移最大为0.95mm，均能满足地铁保护结构变形的要求。
4 结论与建议
（1）根据计算结果，该工程目前所采用的围护结构及支撑措施是合理的、安全有效的，不仅能有效地控制基坑围护结构的变形，保证该基坑施工的安全，同时也满足了地铁保护结构变形的要求。
（2）基坑开挖时，应分层、分段开挖，且应避免临近地铁侧堆载过大；基坑回填时，在临近地铁侧可用粘土或三七灰土回填，且应按规范要求分层压实。
（3）为减小基坑施工对临近地铁结构的影响，基坑降水施工应避免使用坑外降水的方式。
（4）该工程应按照地铁保护的控制标准要求制定完善的监测方案及应急预案，采用动态化、信息化施工，并根据监测结果采取相应的应急预案措施，以确保地铁结构的安全。
参考文献：
[1]王如路，贾坚，廖少明.上海地铁监护实践.上海：同济大学出版社，2013.04.
[2]宋海滨，李刚柱，殷刘帅.深基坑对紧邻地铁盾构区间隧道变形的影响性分析.铁道标准设计，2013第3期.
[3]北京金土木软件技术有限公司.PLAXIS岩土工程软件使用指南.北京：人民交通出版社，2010.8.
论文作者:崔延恒
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/6
标签：地铁论文; 黏土论文; 基坑论文; 结构论文; 工程论文; 基站论文; 应变论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;