摘要：伴随当前我国在社会经济方面的发展，城市化的运动正在很快兴起，许许多多城市为了让交通的压力得到缓解进行了地铁的修建。因为地铁线路非常密集，很可能影响桩基等建筑物。所以，在进行修建地铁的时候通过盾构隧道施工手段的选择，不单单能够让施工效率提高，而且对于附近的环境影响非常小，运用慢慢广泛起来。
关键词：地铁隧道；盾构施工；近接桩基；影响
1 盾构法开挖引起地表沉降的原因
在进行盾构掘进的过程中产生的地面沉降问题，最为关键的原因在于在盾构开挖的施工过程中出现地层损失，从而造成隧道附近的土层出现松动的情况，而这些松动的土层由于自身重力场的影响和外界的一些干扰因素而出现重塑固结的现象，从而出现位移形变等诸多问题。隧道在开挖的过程中造成地表沉降的主要因素有以下几点：
1.1 开挖对土体的扰动
在进行隧道开挖的过程中会扰动刀盘周围的土体，造成掌子面周围土体的原有平衡被破坏。当出现掌子面的初始支护应力比土体的自身侧向压力大的时候，土体就会出现远离盾构侧的情况，导致地面出现一定程度的隆起。当掌子面的初始支护应力比土体自身侧向压力小的时候，土体会出现接近盾构侧的情况，导致地面出现一定程度的沉降。
1.2 盾构后退
因为盾构在停止掘进的过程中，盾构千斤顶会出现漏油的情况而导致回缩，盾构在和千斤顶一起后退的过程中有可能会造成刀盘周围的土体出现松动的情况，导致地层出现损失。
1.3 衬砌管片
通过一定程度的研究发现衬砌的刚度情况可以直接影响地表的沉降大小，另外地表出现的沉降情况也可能被管片的安装时间所影响，在一般情况下，只要安装施工及时，都可以很快让地表的沉降稳定下来。
1.5 土体进入盾尾空隙
因为盾构尾部隧道附近的土体会因为管片没有及时安装或者是没有及时注浆等原因让原有状态产生影响。从而造成隧道里面的土体占据原有的空间，另外土体在移动过程中会进到间隙里面去或是一定的挤压都导致地层出现损失。尤其是在一些含水量不是非常稳定的土层里面，这种情况造成的地层损失非常明显。
1.6 其他
通过很大研究可以发现多线隧道在间距方面的大小可以极大地影响彼此施工时出现地表沉降的情况。当二者的距离达到隧道的3倍的时候，相互间的影响非常小几乎能够达到忽略不计的程度，当距离比三倍的直径小的时候，则需要对自身施工过程中出现的影响进行分析。特别是在距离太小的时候，很可能出现地层松弛坍塌的情况，这会让地表沉降的影响情况大大增加。与此同时，隧道开挖的尺寸情况也是非常关键的因素。如果隧道附近的围岩非常稳定，而且情况比较良好，能够对支护力度进行控制，让开挖的进程适当加快。如果开挖附近底层出现了大量的软土，这是因为稳定性非常差，则要进行判断是否需要加大围岩支护，并且对开挖的进尺进行控制。地下水的水位情况也会影响地面的沉降，如果地下水位出现升高的情况，会让隧道附近的土体出现侵水的情况，当过来一段时间之后，土体又因为土里面的水分散失，重新进行固结。
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2 地铁盾构隧道施工对近接桩基影响
2.1 工程概况
在某一个市的地铁修建的时候，需要设计盾构隧道在桩基建筑下穿过，在整个工程当中，为了对隧道施工影响上覆土层还有软弱土层里面桩基的情况进行有效研究，需要通过FLAC3D有限差分软件来操作，通过数值模拟来分析和研究在地铁盾构隧道施工的时候，近接桩基受到影响的问题。
2.2 数值模型的构建
从正常的角度分析，盾构隧道在进行施工的时候，后期出现地形的变化会在很大程度上影响土体和桩基。所以，在构建数值模型的时候，能够用D来对盾构直径进行表示，L对隧道轴线到桩基础中心线的横向长度进行表示，利用对L/D的变化分析来对隧道施工对于桩基的影响进行研究。
在通过软件构建数值模型的时候，依照隧道向建筑物下方的纵深进行穿越，能够把问题转化成平面应变来进行相应的分析，可以将其横向长度设定成100m，高度设定成50m，厚度设计成1m。接着对盾构隧道的施工状态进行模拟，研究土体变形过程中的相互关系。另外，需要分别通过Shell、Beam和Pile的结构单元模拟隧道的衬砌、基础承台和桩基情况。利用相应的数据参数，代入到公式里面做计算。然后通过轨道和桩基的作用情况来进行模计算。
2.3 对于数值结果进行分析
在进行盾构隧道的施工操作的时候，隧道的右线往往处在桩基的正下方位置，能够预测到产生三种沉降的问题。从一般的角度进行分析，Peck的沉降曲线达到100m左右的宽度，预测在正上方出现的最大沉降距离是18mm，线的宽度就会大于100m，预测获取的是38mm的最大沉降距离。另外，在有桩基的条件下，在进行盾构隧道施工的时候会对桩基附近的土体产生影响，所出现的数值变化和土体拱顶向地表发展有很大的影响，桩基位移的长度小于30mm的等值线。所以可以看出，盾构隧道的施工可以很好地影响桩基和附近的土体。
通过研究可以看出，在无桩基的条件当中，隧道拱顶上部的土体沉降慢慢变大，从20mm逐步发展到60mm，另外没有相应的连续性和非线性。当土体在地表的下面超过30mm时，土体沉降出现的变化非常细微。但是如果深度超过30mm的时候，土体的沉降情况和其深度出现正比关系，并且很快出现沉降，数值能够超过100mm。因为桩基不会受到土体的深度影响，所以一般情况下沉降会稳定在30mm的范围内，然而桩端周围的土体会根据深度情况的增加而产生快速沉降的情况。所以，在进行盾构隧道施工的时候，上部的桩基和土体会出现沉降问题，然而因为桩土间有相应的摩擦力，桩体附近的土体沉降数值不会很小。
当盾构隧道和桩基的距离相当时，如果桩基存在，地表的沉降曲线的变化情况相对比较小，曲线的宽度也没有非常明显的变化。另外，在侧边界以及桩基间的地表，就算和隧道的横向间距变小，也没有产生较大数值的下降情况。而在这个时候，土体的沉降情况和和隧道轴线不会出现对称分布的情况。
当盾构隧道是桩基的距离的3倍的时候，地表的沉降曲线逐步伴随距离的变化而变化，地表的沉降情况慢慢变小，特别是在桩基础处的沉降小于3mm的时候，然而，桩基与隧道地表出现较大幅度沉降。另外土体的沉降顺着盾构隧道拱顶向纵向进行发展，沉降等值线一般会发展向相反的桩基区域。当L/D达到6时，地表沉降的数值变化和L/D=3的情况非常相似，地表的沉降曲线产生很小的变化情况，只是稍微有一点点减小。桩基周围的地表在沉降值方面达到2mm。另外，伴随桩基和隧道轴线的距离逐步变小，地表产生沉降的曲线具有较大的下降程度。显而易见，当隧道轴线和桩基础中心线距离控制在20m的范围内的时候，模拟曲线和实际的施工非常相似。
依照上述数值的结果进行一定程度的分析能够发现，在进行地铁隧道工程施工的时候，当出现L/D的值等于0的时候，也就是盾构隧道的施工位置在周围桩基的正下方，所造成的纵向位移和影响也是最为大的。当L/D达到2的时候，在侧边界以及桩基的位移最为大。当L/D超过2的时候，其所受到的影响慢慢降低，L/D的值达到6的时候，地铁工程的隧道施工对桩基基本上没有影响。
结束语
显而易见，利用构建数值模型，对盾构隧道施工在接近基桩产生的影响进行分析，能够很好地提升施工的效率，另外还能够把桩基和附近建筑的影响降到最低。
参考文献
[1]朱玉龙,赵青,朱得海,张亚芬,李力.盾构隧道施工对邻近桥梁桩基的影响分析[J].路基工程,2016(3):167-170.
论文作者:王卫华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/18
标签：桩基论文; 盾构论文; 隧道论文; 情况论文; 地表论文; 数值论文; 地铁论文; 《基层建设》2017年第18期论文;