第３８卷第１７期 ２ ０ １ ２年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０１．３８ Ｎｏ．１７ Ｊｕｎ．２０１２ ・９３・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）１７—００９３．０３ 深基坑开挖对临近地铁隧道影响分析 许俊超 （中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉４３００６３） 摘要：根据经验利用岩土有限元分析软件ｐｌａｘｉｓ对临近地铁深基坑的开挖及支护进行了数值模拟，分析了基坑开挖对地铁隧道 的沉降及变形影响，并提出了合理的保护措施，以确保地铁隧道的安全，为后续类似工程提供有益借鉴。 关键词：深基坑，地铁隧道，影响分析 中图分类号：ＴＵ４６３ ０ 引言 无锡保利达广场（南区）基坑边界紧邻地铁１号线无锡火车 站站至胜利门站区间隧道，且在基坑施工之前地铁隧道将建成使 用，基坑开挖及降水施工对地铁区间隧道的结构强度及变形的影 响是不可避免的。根据南京地铁２号线新城大厦二期项目基坑 开挖和降水引起的临近地铁区间管片开裂的经验教训来看，临近 基坑的施工对已运营盾构区间结构影响巨大。因此，为了尽量降 低基坑开挖对临近地铁隧道的影响程度，确保后期地铁运营的安 全，开展基坑开挖对临近区间隧道附加变形和受力影响的分析并 对基坑方案进行评估，并且提出必要的防护措施是十分必要的。 １ 工程概况 １．１ 无锡火车站站至胜利门站区间工程概况 无锡地铁１号线线路全长３０．７３０ ｋｉｎ，穿越了无锡市的惠山 区、北塘区、崇安区、南长区、滨湖区五个城区。无锡火车站站至胜 利门站之间的盾构区间，里程范围右ＣＫ１０＋７５８．２６～右ＣＫ１１＋ ６５２．０３，区间线路长８９５ ｉｎ，轨线中心距离１６．００ ｍ，隧道内径为 ５ ５００ ｎｌｌｌｌ，厚度为３５０ ｌｎＩｎ，双向隧道，轨面设计标高一ｌ０．８８ ｍ一 一１７．９４ ｍ，隧道结构底板埋深约１４．５０ ｉｎ～２３．００ ｍ。 １．２保利达广场基坑工程概况 拟建建筑物由１栋５８Ｆ酒店式公寓楼、２栋４６Ｆ住宅楼（８号一 １１号）、１栋４２Ｆ住宅楼、２栋２９Ｆ住宅楼及４Ｆ～５Ｆ裙房组成，整 个场地下设４层地下室。基坑开挖总面积为２６ ２００ ｍ 。 周边约６８６延长米，其中主楼区域基坑开挖深度为２５．３ ｍ， 裙楼区域基坑开挖深度为２２．８ １１１，基坑开挖采取分块开挖，将基 坑分为北块区域和南块区域两部分，北侧、西侧和南侧采用 １ １００＠１ ３００钻孔灌注排桩结合８００ ｎｌｌｎ厚ＴＲＤ工法桩止水帷 幕作为基坑围护结构形式，在东侧地块和西侧变电站局部环境保 护要求较高的区域采用１ ０００蛐厚地下连续墙围护形式。北块 区域先开挖，待北块地下室结构完成以后，再施工南块区域，两块 区域均采用四道钢筋混凝土支撑。 保利达广场基坑开挖迟于临近地铁隧道施工，地铁隧道施工 完毕后，其基坑才进行开挖施工。基坑开挖范围内，地铁隧道埋 深最浅为７．１ ｍ，最深为１２．１ ｍ，距离基坑边缘最近距离为 ９．３７ ｍ。图１为保利达广场基坑与地铁隧道的平面关系图。 ２工程影响分析 基坑开挖对临近隧道区间影响的分析方法主要有三类：１）经 验法；２）整体数值分析方法…；３）位移控制有限元法＿２ ；４）两阶 段分析方法【３Ｊ。其中，整体数值分析方法是把基坑开挖施工过程 和临近建（构）筑物作为一个相互作用的整体来分析，可以用来分 收稿日期：２０１２—０３－１０ 作者简介：许俊超（１９８１－），男，工程师 文献标识码：Ａ 析基坑开挖各阶段临近建（构）筑物的反应性状，通常借助于大型 商业有限元软件，采用整体数值分析方法进行分析计算，其能够 比较合理地模拟基坑开挖复杂的施工过程，以及基坑开挖引起周 围土体介质的位移特性和隧道与基坑的相互作用。 注：１）南块四道钢筋混凝土支撑，阴影区域为栈桥示意位置，待总包进场后细化， 栈桥应进行专项设计；２）第一道钢筋混凝土支撑中心标高为一３．４ＯＯ，截面为 １ ０００ｘ８００，第一道钢筋混凝土囤檩截面为ｌ ２００ｘ８００：３）第二道钢筋混凝土 支撑中心标高为一９．４Ｏ０，截面为１ １５０ｘ８００，第二道钢筋混凝土囤檩截面为 １ ３００ｘ８００；４）第三道钢筋混凝土支撑中心标高为一１４．５００，截面为ｌ ２００ｘ ９００，第三道钢筋混凝土围檩截面为１ ４００ｘ９００；５蓐四道钢筋混凝土支撑中 心标高为一１９．０００。截面为１ ２００ｘ９００，第四道钢筋混凝土围檩截面为１ ４００ｘ９００ 图１保利达广场基坑与地铁隧道的平面关系图 ２．１ 经验分析 对于实际基坑工程，待保护地铁隧道的埋深范围不是很深， 一般来说该范围内土体的沉降形态与地表沉降形态近似，且某一 深度处土体的沉降量与地表沉降量密切相关。所以，地铁隧道的 竖向变形量直接与地表沉降量的大小、隧道的埋深等有关，且根 据基坑开挖引起的地表沉降的主要影响范围，可以大概评估周边 地铁隧道的受影响程度。 Ｈｓｉｅｈ和Ｏｕ＿４ 根据大量的基坑工程实测数据统计了墙后地 表的沉降性状。当首次悬臂开挖的变形不大时，墙后地表沉降表 现出凹槽形的性状，给出了如图２所示的沉降曲线。 根据上述理论分析，考虑到在１．ＯＨ范围内有相当大的沉降 量，可以认为最大沉降主要发生在１．ＯＨ范围内。 结合本工程项目，基坑开挖深度为２２．８ ｍ，地铁隧道距离基 坑围护结构最近为９．３７ ｍ，处于基坑开挖深度０．５倍的范围内， 可以得出，既有地铁隧道处于临近开挖基坑的主要影响区域之内。 ・９４・ 第３８卷第１７期 ２ ０ １ ２年６月 山 西 建 筑 道最大附加水平位移为２５．０５ ｉｎｔｏ，最大附加竖向位移为８．ｃｒ７ ｍｍ。 ２．２ ｐｌａｘｉｓ数值分析 地铁隧道外径６．２ ｍ，埋深１２．１ ｍ，距离基坑边缘为９．３７ ｍ， 地铁隧道的变形与隧道的埋深、隧道距基坑边缘的远近、基坑的 采用壳单元模拟地铁隧道。初始应力场计算采用 系数计算确 变形模式有密切的关系。定，同时考虑了临近保护地铁隧道对初始应力场的影响，初始应 力场及基坑变形云图如图３一图８所示。 ｄ｜Ｈ ０．０ ０．５ １．０ ２．０ ３．０ ４．０ ０．１ ０．２ ０＿３ Ｏ．４ ０．５ Ｏ．６ ０．７ ０．８ ０．９ １．０ ■■■■■■ １ｌ图２ Ｈｓｉｅｈ和Ｏｕ（１９９８）统计的墙后地表沉降形态 图３初始应力场云图 图４基坑水平变形云图（开挖至基底） 图５基坑竖向变形云图（开挖至基底） 图６围护结构水平变形图 从表１有限元分析结果可知，基坑最大水平变形随基坑开挖 深度的增加而增大，且最大水平变形一般发生在基坑开挖面附 近。基坑开挖至基底时，围护结构最大水平变形及土体最大水平 变形为４５．５８ ｉｎｌｎ，其最大值位于基底附近，地表以下２０ ｍ处。地 表沉降最大为２１．３２ ｍｍ，且最大位置位于坑外０．５７Ｈ处。地铁隧 图７隧道水平位移图 图８隧道竖向位移图 表１有限元计算结果汇总ｈｉｍ 典型计算剖面 临近地铁隧道附加变形 围护结构 ＊ ． ｍｉ 最大水平变形 最大竖向变形 最大水平位移 地铁隧道 镐 ∞ ２５．０５ 蕊 加 ８．０７ ８ ４ ｏ０ ｎ ０ Ｏ ０ Ｏ ４５．５８ ０ ｍ ｍ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ一３地铁隧道的变形控制标准 北京、鞠 上海、广州等城市在相关的建设项目中，针对具体的工 程项目，提出过具体的保护要求。根据数次工程问题的经验总 结，《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》 对 地铁安全保护区内的建筑施工项目提出了明确的要求。 参照《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规 定》对地铁安全保护区内的建筑施工项目的要求，地铁隧道结构 绝对沉降量及水平位移量不大于２０ ｍｍ。本工程中，由于临近基 坑开挖的影响，地铁隧道的最大水平变形计算值达到２５．０５ ｍｍ， 需要对临近基坑的围护形式采取一定的加强措施，严格控制基坑 的变形，以保证后期地铁的安全运营。 ４结论及建议 根据经验分析及有限元模拟计算，按照目前的设计，基坑施 工后引起的隧道变形值超标，为保证无锡火车站站至胜利门站区 间结构安全及使用功能，需要采取其他保护措施，并在施工过程 中加强对既有隧道的监测，根据监测数据调整施工方案，切实做 到信息化施工。 １）增强支撑体系的刚度并对基底采取加固措施，控制基坑的 变形。保利达广场基坑应按一级基坑安全标准严格控制围护侧 壁变形及地表沉降指标，加强对地铁区间结构沉降、裂缝及地表 沉降等项目的监测，加强对止水帷幕效果和质量的把控，提前制 定基坑风险处理应急预案，保证地铁区间结构的安全。２）建议地 下连续墙采用工字钢接头或十字钢板接头，以提高地下连续墙的 整体性。３）降水方面，由于该区域存在承压水突涌的问题，须降 承压水，建议加大地下连续墙墙长，使其隔断承压水层，减少降水 对地铁隧道的影响。４）可在临近隧道侧采取三轴搅拌桩进行隔 断，减小基坑施工对地铁隧道的影响。５）基坑施工过程中，应对 区间隧道变形进行监测，并注意观察是否出现开裂渗水现象；一旦 地铁隧道变形达到报警值须采取注浆等措施，确保地铁隧道安全。 参考文献： ［１］叶海波．ＰＬＡＸＩＳ在基坑变形数值分析中的应用［Ｊ］．城市建 设理论研究，２０１１（１５）：２６—２７． ［２］ 王磊，杜佐龙，何绍利，等．基于受力控制和位移控制有限 元法的隧道开挖对土体自由位移场的影响［Ｊ］．吉林大学学 报（工学版），２００８（３）：９１－９２． ［３］ 张治国，张孟喜，王卫东．基坑开挖对临近地铁隧道影响的 两阶段分析方法［Ｊ］．岩土力学，２０１１（７）：８８—８９． ［４］Ｈｓｉｅｈ Ｐ Ｇ，Ｏｕ Ｃ Ｙ．Ｓｈａｐｅ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃａｎａｄｉａｎ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ， １９９８。３５（６）：１００４．１０１７． ｅ■ 第３８卷第１７期 ２ ０ １ ２年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．１７ Ｊｕｎ． ２０１２ －９５・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）１７—００９５—０３ 快速真空预压结合强夯法的现场试验研究 莫睿娴 （广东省航运规划设计院，广东广州５１００５０） 摘要：结合珠海某软基工程，采用快速真空预压结合强夯法进行软基处理。现场试验结果表明，加固后软土物理力学性质明显 得到改良，软土强度得到较大提高，地基承载力试验结果满足设计要求，地基加固效果良好，对类似工程具有一定的指导意义。 关键词：快速真空预压，强夯，软基处理，沉降，孔隙水压力，十字板强度 中图分类号：ＴＵ４７１．８ 文献标识码：Ａ 表１ 场地内地质分层情况 土层名称 ①填土 ②淤泥 厚度／Ｉｌｌ ２．１５—３．６５ ３．５Ｏ～１１．５０ 土层描述 灰黄，松散，湿 深灰，饱和，流塑～软塑 Ｏ 引言 近年来珠三角地区经济飞速发展，沿海地区用地日益紧张， 沿海回填成陆造地逐渐增多，此类陆域一般下卧深厚软土，软土 具有孔隙比大、含水量高、透水性差、压缩性大、强度及承载力低 等特点…。为了满足经济建设发展的需要，有大量的基建项目需 要建造在这种软弱地基上，为保证建筑物在施工和使用期的承载 ③粉质粘土 ④砾砂／粗砂 ２．０ｏ一３．５０ ３．７５—４．７５ 黄杂色，饱和，软塑 灰黄，中密 结合工程实际，场地内采用快速真空预压结合强夯法的软基 力与稳定性安全、消除过大的沉降变形和正常使用，工程建设的 处理方式，即真空预压６０ ｄ左右，推算固结度达７５％以上，卸载后 首要任务是先对这种软土地基进行处理 。大面积区域软基处 继续采用低能量强夯法处理，按能量１ ０００ ｋＮ・ｍ进行普夯。设 理常见方法有堆载预压法、真空预压法、强夯法等。堆载预压需 计要求加固后工后沉降不大于２０ ｃｍ，承载力为８０ ｋＰａ。 要较长的工期作保证；强夯法工期短，但有效处理深度有限；真空 １．３试验监测方案 预压法 工期较短，但是一般预压时间均超过６个月，固结度 快速真空预压结合强夯法软基处理方式属于试验性工程，为 ８０％以上才能卸载 Ｊ，综合加固效果、工期、成本等因素考虑，真 保证地基加固的效果和质量，综合考虑试验研究和工程本身需要 空预压法加固软土地基是一种行之有效的方法 ’７Ｊ。但是当工程 设置监测项目，主要设置表面沉降、孔隙水压力、地下水位以及加 遇到工期需进一步缩短时，单一的真空预压不能满足需要，适宜 固前后钻孔取土试验、十字板剪切试验、载荷试验等现场试验项 的软基处理方法值得进一步研究。本文结合珠海某软基处理工 目。试验区监测仪器布置如图１所示。 程，选取试验区采用快速真空预压法＋强夯法综合进行软基处 理，通过现场的试验，探索该方法在软基处理过程中土体物理力 学性能的变化规律和地基加固效果，优化设计，为类似工程的软 基处理提供依据和借鉴。 １现场试验方案 １．１ 工程概况 场地加固前为沿海岛屿上养蚝塘，经花岗岩风化土回填后成 陆，欠密实，回填标高约＋４．５ ｍ～＋５．０ ｍ。场地内普遍分布海陆 交互相的淤泥或淤泥质土，深浅厚度不一，属欠固结土，具高压缩 性和触变性，为主要的特殊性岩土，场地内各土层分布情况见表 圈１试验加固区监测仪器平面布置图 １。在未来建筑用地使用前，必须解决填土欠密实和软土的固结 ２试验结果分析 沉降问题，通过软基处理使场地工后沉降和承载力满足未来使用 ２．１ 表面沉降实测结果分析 要求。因工期紧，软基处理方法必须选择快速、高效的设计方案。 软基处理过程沉降包括真空预压期沉降和强夯引起的沉降， １．２软基处理设计 ［５］ 沪市政＂／－￣ｒ（９４）第８５４号，上海市地铁沿线建筑Ｒ－Ｘ－保护地 加固区内软土分布较厚区域内典型测点累积沉降一时间关系图 铁技术管理暂行规定［ｓ］． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｕｐｏｎ ｓｕｂｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ＸＵ Ｊｕｎ・－ｃｈａｏ （Ｃｈｉｎａ ４ｔｈ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｓｕｂｗａｙ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｏｃｋ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ— ｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｘｉｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｕｐｏｎ ｓｕｂｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｒａｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｗｉｔｈ ａ ｖｉｅｗ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｓｕｂｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉｌ ｒｅｆｅｒ－ａ ｅｎｃｅ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ，ｓｕｂｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ，ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ 收稿日期：２０１２—０２－２４ 作者简介：莫睿娴（１９８２一），女，硕士，工程师