基坑開挖對鄰近地鐵隧道的變形影響

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隨著當(dāng)前城市化進程的日益加快，大大推動了地鐵工程的發(fā)展，因此，我們經(jīng)?？梢钥吹竭@樣一種情況:在已經(jīng)建成的地鐵隧道附近開展基坑開挖工程施工。在工程的施工環(huán)境較為復(fù)雜的條件之下，不僅要有效保證新建基坑進度與施工質(zhì)量，而且要對基坑施工所導(dǎo)致的附近地層擾動情況進行控制，從而切實保護鄰近地鐵隧道安全性。

1 基坑開挖對鄰近地鐵隧道變形影響研究的必要性

一般而言基坑開挖會使得其鄰近地鐵隧道產(chǎn)生變形情況，這一變形主要包括:沉降變形、收斂變形以及移位變形等，這些都會對當(dāng)前地鐵隧道的正常使用產(chǎn)生一定程度的影響，在嚴(yán)重的情況下甚至可以致使地鐵隧道管片裂開、漏泥以及漏水等情況，對地鐵隧道的安全性與應(yīng)用功能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以相關(guān)工程人員一定要采取相關(guān)措施來嚴(yán)格的控制基層開挖對附近地鐵隧道變形的影響問題。通常而言，這一變形影響的研究內(nèi)容主要包括以下幾項:原型檢測案例分析、理論分析以及數(shù)值模擬。其中，數(shù)值模擬方法能夠?qū)⒒娱_挖對鄰近隧道變形產(chǎn)生的影響給定性的反映出來，但是因為要恰當(dāng)?shù)拇_定土體的具體模型與相關(guān)參數(shù)是具有較高的難度的，所以要向切實應(yīng)用這一方法的計算結(jié)果是非常困難的。運用方法與理論來對基坑開挖對地鐵隧道變形產(chǎn)生影響的研究較少，而通常是對基坑周圍土體的位移情況進行相應(yīng)的調(diào)查研究工作。在地鐵隧道和基坑土體位移的情況相同時，就能夠計算出土體位移主要為豎向位移，但是因為地鐵隧道本身具有較大的剛度，所以計算結(jié)果通常是地鐵隧道沉降較大，相對之水平位移就較小。

2 地鐵隧道變形基本規(guī)律研究

2.1 地鐵隧道變形的主要影響因素

地鐵隧道變形的影響因素眾多，基坑開挖會對鄰近地鐵隧道變形產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因為就實質(zhì)而言，基坑開挖就是土體壓力卸載的一個過程，在地鐵隧道附近的基坑開挖會對隧道產(chǎn)生一定的影響，這一影響主要表現(xiàn)為兩個方面:第一，因為基坑開挖而導(dǎo)致隧道維護的側(cè)向位移以及坑內(nèi)隆起，進而使得坑外地層產(chǎn)生一定的沉降現(xiàn)象，這一沉降使得地鐵隧道也會隨之產(chǎn)生沉降問題;第二，由于基坑開挖而使得維護結(jié)構(gòu)朝著基坑的內(nèi)側(cè)不斷移動，進而使得隧道產(chǎn)生一定的彎曲變形問題。基坑開挖對鄰近隧道所產(chǎn)生的不均勻變形問題極有可能會影響到地鐵隧道的安全運行，下面將對地鐵隧道變形的主要影響因素進行簡要的分析。

(1)基坑和鄰近地鐵隧道水平距離對隧道位移的影響。通過一系列的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，基坑的開挖能夠在一定程度上對其周圍的地鐵隧道的位移狀況產(chǎn)生影響，而且隧道的位移情況與基坑、地鐵隧道的距離間是不斷衰退的關(guān)系。在基坑和地鐵隧道之間的水平距離小于4 米的時候，地鐵隧道往往會出現(xiàn)較大程度的水平位移，水平位移量可以達到6～13mm。與此同時，地鐵隧道所產(chǎn)生的沉降和其水平距離基本上也為快速衰退的關(guān)系，當(dāng)工程施工過程之中基坑和地鐵距離較小(小于4m)，此時，地鐵隧道往往會有較大的沉降問題，地鐵隧道的沉降甚至可以達到6～10mm。除此之外，基坑開挖工程施工對隧道各種變形情況的影響是非常大的，這一影響在距離較近的時候是非常明顯的。而且，基坑開挖工程與地鐵隧道間的距離也會對地鐵隧道的收斂產(chǎn)生影響，通常而言，地鐵隧道和基坑之間的水平距離越短，地鐵隧道斷面各個弦長所產(chǎn)生的伸長率也就越高，也就是當(dāng)基坑開挖和鐵路隧道工程之間的距離與基坑開挖對地鐵隧道工程收斂效果的影響成反比關(guān)系。

(2)鐵路隧道的頂部和基坑底部高差對隧道產(chǎn)生的影響。據(jù)一系列的實踐研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基坑開挖工程和鐵路隧道工程之間的水平距離小于4 米的時候，鐵路隧道在基坑坑底的上方，在這個時候隧道的頂高與基坑坑底之間的差距越大，基坑對隧道的影響也就越大，隧道沉降也就越突出。在高差是3 米的時候，鐵路隧道會產(chǎn)生6mm 左右的沉降，而兩者之間的高差是3.5 米的時候，鐵路隧道會產(chǎn)生5mm 左右的沉降;當(dāng)兩者之間的高差是4.7 米的時候，鐵路隧道會出現(xiàn)8mm 左右的沉降;而在高差為5 米左右的時候，隧道往往就能夠產(chǎn)生10mm 左右的沉降。值得注意的是有一些數(shù)據(jù)會具有較大的離散性，這主要是由于地鐵所產(chǎn)生的沉降不單單和基坑、地鐵之間的高差相關(guān)，還和兩者之間的水平距離相關(guān)，是兩者共同作用的結(jié)果。

(3)基坑的時空效應(yīng)對鄰近地鐵隧道產(chǎn)生的影響。基坑開挖工程往往具有一定的時空效應(yīng)，而這一效應(yīng)可以對其鄰近的隧道工程產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。一些人研究證明，在進行基坑開挖的時候，如果首層土的挖掘深度小于3 米，在大規(guī)模的基坑條件之下，工程往往在土體卸載之后能夠在缺乏相應(yīng)支護的情況下持續(xù)15 天，但是會對附近環(huán)境產(chǎn)生非常明顯的影響?；油馏w產(chǎn)生的最大位移量可以達到8mm，而且地鐵速調(diào)沉降可以達至2mm。然后再開展下一層K 撐區(qū)域土體開挖，此時由于缺少必要的架設(shè)支撐，路側(cè)基坑往往要較長的時間暴露于外，從而致使土體測量所產(chǎn)生的變化量達至1mm 以上，而其附近地鐵隧道的沉降量也明顯升高到每天0.3mm～0.5mm，在這個時候地鐵隧道管片收斂朝著基坑卸土方向不斷拉伸，這一拉伸量能夠達至每天0.3mm。

2.2 地鐵隧道變形的基本規(guī)律

研究發(fā)現(xiàn)，地鐵隧道變形的基本規(guī)律主要表現(xiàn)為以下幾點:(1)基坑開挖工程對其鄰近的地鐵隧道工程的影響主要表現(xiàn)為:在隧道工程發(fā)生較為嚴(yán)重的變形問題時，所產(chǎn)生的位移情況主要是水平方向的位移;(2)不管隧道的頂標(biāo)高是高于坑底的標(biāo)高還是低于坑底的標(biāo)高，在地鐵隧道與基坑側(cè)邊的距離小于4 米的時候，地鐵隧道都會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的側(cè)向位移問題，而且與基坑工程附近的隧道位移之間的差距最大可以達至6～13mm;(3)在基坑開挖地點和地鐵隧道之間的水平距離小于4 米的時候，而且地鐵隧道的頂標(biāo)高高于坑底標(biāo)高的時候，地鐵隧道所產(chǎn)生的沉降大小和兩者之間的高差具有直接的聯(lián)系，高差越大所產(chǎn)生的沉降變形也就越大。除此之外，基坑開挖深度的增大，也會使得地鐵隧道出現(xiàn)沉降變形問題;(4)地鐵隧道橫斷面收斂的情況主要表現(xiàn)為:地鐵隧道會表現(xiàn)出橫鴨蛋形。

3 結(jié)論與建議

綜上所述，我們可以得出下列幾個結(jié)論:(1)基坑開挖工程施工通常會對其附近的隧道工程的位移變形與沉降變形產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，通常而言，隧道工程變形問題并非是由同一方向上的位移導(dǎo)致的，在空間之上位移問題主要表現(xiàn)為斜向坑底的位移情況;地鐵隧道工程的橫斷面收斂狀況表現(xiàn)在:地鐵隧道工程會不斷朝著橫鴨蛋的形狀發(fā)展。(2)導(dǎo)致地鐵隧道工程變形問題產(chǎn)生的因素有:隧道開挖的時空效應(yīng)、基坑和地鐵隧道之間的相對距離(包括垂直距離以及水平距離)等。在上述影響因素之中，基坑開挖工程與隧道間的距離對變形問題所產(chǎn)生的影響是最大的，而且實踐調(diào)查證明，在基坑和地鐵隧道之間的水平距離小于4 米的時候，地鐵隧道所產(chǎn)生的沉降量與位移量都比較大。因此必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫档突娱_挖對鄰近地鐵隧道產(chǎn)生的變形影響，措施主要包括:為了盡可能降低基坑開挖對地鐵速調(diào)產(chǎn)生的影響，應(yīng)該在基坑開挖施工的時候采取先施工后排樁以及在施工前排樁的方法，除此之外，前排樁施工必須要在后排樁的強度與設(shè)計要求強度相符之后再開展，同一排樁在工程施工時應(yīng)該應(yīng)用跳樁法來進行，等到所有的素混凝土樁與支護樁都施工完成之后再開展連梁和冠梁的施工，一定要切實保證連梁和冠梁施工的整體性，從而使得基坑開挖對鄰近地鐵隧道的變形影響有效降低。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們可知基坑開挖工程會對鄰近地鐵隧道的變形產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，進而使得地鐵隧道的安全運行受到影響，因此，我們一定要重視基坑開挖施工，在基坑開挖的時候一定要切實保證基坑開挖的質(zhì)量，并且采取適當(dāng)?shù)拇胧┯行Ы档蛯︵徑罔F隧道變形產(chǎn)生的影響，這需要相關(guān)工作人員的不懈努力。

［1］孔令榮，崔永高，隋海波.基坑開挖對鄰近地鐵變形的影響分析［J］.工程勘察，2010(6):15-20.

［2］蔣利明，周曉軍，莫陽春.基坑開挖對鄰近地鐵隧道的影響研究［J］.路基工程，2010(4):194-196.