广东省源天工程有限公司 广州 510000
摘要：近年来，随着广州城市地下空间建设的迅猛发展，不可避免的出现了需要在既有的地铁隧道正上方进行基坑开挖施工的情况，而地下水浮力作用及上部土体卸载时的地基反弹问题就成为了一个必须要解决的难题。因此，必须要采取合理有效的基坑支护设计和施工技术措施，以确保既有下卧地铁隧道的安全。本文以广州某基坑开挖为背景，采用数值方法分析了土体加固和基坑抽条开挖对地铁隧道的上浮变形控制效果。结果表明本项目采用基底满堂加固、抗拔桩及纵向分块抽条施工等技术措施是合理有效的，且数值模拟结果与现场实测数据基本吻合，可为今后类似工程参考。
关键词：基坑开挖；地铁隧道；数值分析
Influence Analysis of Pit Construction on Underlying Metro Tunnel
Chen Huanqing
Guangdong Province Yuantian Engineering Co., Ltd.,Guangzhou 510000
Abstract : In recent years, with the rapid development of urban underground space construction in Guangzhou, Inevitably, there is a need for excavation of the foundation pit above the existing subway tunnel. However, the buoyancy effect of groundwater and the rebound problem of foundation when the upper soil is unloaded has become a difficult problem that must be solved. Therefore, reasonable and effective foundation pit support design and construction technical measures must be taken to ensure the safety of the existing subway tunnels. Taking the excavation of a foundation pit in Guangzhou as a background, the numerical simulation method is used to analyze the effect of soil reinforcement and excavation of foundation pit on the deformation of the subway tunnel. The results show that the technical measures such as the foundation reinforcement, the anti pulling pile and the longitudinal block pumping are reasonable and effective, and the numerical simulation results are basically consistent with the field measured data, which can be used as reference for similar projects in the future.
Key words: deep excavation; metro tunnel; numerical analysis
1.引言
近年来，随着城市轨道交通建设的迅猛发展和城市地下空间的不断开发利用，不可避免地出现了需要在既有地铁隧道上方进行基坑施工的情况，为此，需要因地制宜采取合理有效的基坑支护设计和施工技术措施，用以控制因基坑开挖
引起的地铁隧道的变形，确保既有下卧地铁隧道的安全[1,2]。
本文以广州某地铁隧道上方的基坑施工为例，简述了采用基底满堂加固、抗拔桩及纵向分块抽条施工等技术措施，以解决基坑开挖卸载后可能引起的既有地铁隧道变形的问题。结果表明本项目采用基底满堂加固、抗拔桩及纵向分块抽条施工等技术措施是合理有效的，且数值模拟结果与现场实测数据基本吻合，可为今后类似工程提供参考。
2.工程概况
广州某基坑位于正在运营中的地铁上方，基坑底部与地铁隧道顶板净距为5.35m，为满足地铁线路结构抗浮要求，设计方案采用土体加固和基坑抽条开挖，以满足抗浮验算。在基坑施工中，对支护结构的要求，重点在于解决地下水浮力作用及上部土体卸载时的地基反弹问题。设计方案采用1:1.5放坡抽条开挖，因为采用了土体加固和基坑抽条开挖，从而减少地铁隧道由于开挖卸载引起土体变形而导致过大上浮变形，从而确保地铁隧道的抗浮安全要求。本文仅分析
该基坑抽条开挖对正在运营的地铁隧道结构的影响。
3.数值模拟
广本模型所采用的MIDAS/GTS/NX（Geotechnical and Tunnel Analysis System），根据弹性力学厚壁圆筒理论、有限元原理和工程经验，基坑开挖对周围土体和建筑物的影响范围大致为3~5倍开挖宽度，因此有限元模型横向宽度设为24m ,沿线路纵向长度为114m，按实际埋深取至地表，距地铁底部往下取约四倍洞径（D=6m），由于抽条基坑开挖步骤很多重复，模型选取代表性抽条开挖区段，分析取最不利的埋深，即地铁隧道拱顶距基坑底部距离为2.85m。地铁区段基坑位置如图1。计算模型的边界条件上部为自由边界，底部Z方向均受到约束，其余四个侧面为法向约束边界。
该三维数值分析中有如下基本假定[3]：
（1）地层土体材料特性按均质弹塑性考虑，采用Mohr-Coulomb屈服准则；
（2）地铁二衬和钢筋混凝土压板采用弹性模型；
（3）假定地表和各土层均成匀质水平分布；
（4）地应力场由重力自动生成，不考虑地下水位的变化。
有限元施工工况模拟详见下图：
（1）从以上数值分析结果可知，基坑隆起值和管片结构竖向位移变化量均很小，且未对地铁隧道结构受力状态产生明显改变，因此，在基坑开挖卸载过程中该地铁隧道结构是安全可控的。
（2）从基坑施工的整个过程到土方回填完成后的2个月, 观测整个地铁隧道布设的各监测点的变形速率及变形累计值均较小，且与本数值模型分析值基本相吻合。由此，可证明本项目的设计和施工方法是合理有效的，基坑及地铁结构始终处于安全可控状态。
（3）本项目的设计方案和施工技术措施均具有一定的典型性，其所采用的数值模型分析与现场监测数据相互比对的方法，可为今后类似项目，提供一定的借鉴作用。
参考文献:
［1］国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009）.
［2］李家平.基坑开挖卸载对下卧地铁隧道影响的数值分析［J］.地下空间与工程学报.2009.12(增5)：1673-0836（2009）增-1345-05.
［3］陈志平，林本海.两明挖隧道基坑先后开挖对其下地铁隧道的影响评价［J］.华南地震，2014，34（1）：63-69.
［4］唐仁，林本海.基坑工程施工对邻近地铁盾构隧道的影响分析［J］.地下空间与工程学报， 1673-0836（2014）增1-1629-06.
论文作者:陈焕清
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/12
标签：基坑论文; 地铁论文; 隧道论文; 数值论文; 模型论文; 结构论文; 措施论文; 《防护工程》2018年第20期论文;