淺談隧道施工對臨近建筑物的影響

姚潤樾 呂釗民

摘 要：本文通過閱讀文獻資料，總結隧道施工的相關特點，結合工程實例分析近接電纜隧道施工對臨近建筑物的影響，并提出相關的建議和注意問題。

關鍵詞：近接隧道；隧道施工；影響區(qū)

1.概述

進入 21 世紀，我國借鑒國外各大城市發(fā)展地下交通的成功經驗，在一些城市也相繼投入巨資用于地鐵的規(guī)劃和建設[1]。然而，不可避免的是，地下交通體系經常從城市建筑物下方或側面穿過，在城市中修建地下工程不僅要考慮復雜的地質條件，還要考慮地鐵設計路線周邊的各種建筑物和密布的地下管線[2]。

2.工程概況

2.1項目基本情況及水文地質

擬建220kV電纜隧道工程A標段位于廣州市某地，長約2350m，本段隧道施工方法擬采用盾構法，設計隧道底板標高為-3.50～-10.50m，設計隧道洞高4.2m。本工程的臨近建筑物為社區(qū)X號樓，到電力隧道結構線最近水平距離約為1.3m；西場宿舍樓到電力隧道結構線最近水平距離為1.0m，地面高程一般在7.0～14.0m之間。

根據(jù)本次勘測成果，本區(qū)間電纜隧道沿線上覆第四系地層主要為人工成因的雜填土，淤積成因的淤泥、淤泥質土，沖積成因的含淤泥粉細砂、粘土、細砂及中粗砂，殘積成因的粉質粘土，下伏基巖為白堊系的粉砂質泥巖和砂礫巖。

本次勘測期間，地下水位埋深為1.20m～8.20m，水位高程2.28～8.52m。

3.有限元分析

3.1幾何模型

3.1.1總體模型

總體模型充分考慮隧道開挖引起的邊界效應，結合實際經驗，X方向和Y方向取盾構隧道直徑3～5倍范圍，Z方向取隧道內埋深的2～4倍。計算模型側向加水平約束，底部加豎向約束，頂面為自由面，不加約束。

3.1.2電力隧道開挖模型

該盾構法施工采用的管片長度為1.5m，西場宿舍區(qū)間隧道全長約為102m，社區(qū)X號樓區(qū)間段隧道全長約為70.3m。故按西場宿舍區(qū)間段管節(jié)長度分67次開挖，社區(qū)10號樓區(qū)間段管節(jié)長度分49次開挖模擬盾構法施工開挖隧道道，通過鈍化土體單元模擬盾構法施工過程。

3.2三維有限元模型建立

3.2.1荷載及邊界條件

計算過程中的主要荷載包括各土層的重力及結構的重力，并約束有限元模型底部的豎向位移，計算模型各側面的法向位移。

3.2.2土層參數(shù)及本構關系

3.2.3隧道結構參數(shù)及本構關系

本次分析的隧道結構參數(shù)及本構關系如下表2。

3.3三維有限元計算結果

3.3.1地面建筑物位移

表3為西場宿舍位移極值匯總表，表4為社區(qū)X號樓位移極值匯總表。

4.分析結論

4.1分析結論

本次分析借助有限元軟件Midas/GTS建立環(huán)西電力隧道西場宿舍和社區(qū)10號樓區(qū)間段的三維模型，對盾構開挖引起的既有建筑結構變形特性進行了分析與評估，主要得到如下結論：

（1）由分析可知，電力盾構隧道開挖對西場宿舍和社區(qū)X號樓的影響比較大，處于盾構隧道施工的強影響區(qū)，沉降和傾斜雖未超過規(guī)范限值，但施工存在巨大風險，建議進行相關措施。

（2）盾構隧道距離西場宿舍的最近距離約為1.0m，盾構隧道的開挖引起的樁的水平位移最大為64.569mm；隧道距離社區(qū)10號樓的最近距離約為1.3m，盾構隧道的開挖引起的水平位移最大值為46.400mm。盾構隧道的開挖對樁基的影響非常大，在盾構隧道施工過程中受到的附加水平彎矩對樁基礎的安全造成巨大風險，建議進行樁基托換或者進行其他的加固措施，以防風險的發(fā)生。

參考文獻

[1]唐勝. 地鐵區(qū)間隧道盾構法施工工程影響分析[D]. 湘潭大學， 2015.

[2]趙凌宇. 地下隧道開挖對臨近建筑物變形的影響研究[D]. 中國地質大學（北京）， 2016.

[3]Peck R B. Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground[J]. 1969.

[4]姜忻良，趙志民，李園. 天津地鐵盾構施工對鄰近工程設施影響的動態(tài)模擬[J]. 天津大學學報（自然科學與工程技術版）. 2006， 39（2）： 188-193.

[5]劉國楠，張遠榮，肖文海. 盾構過富水砂層對地表建筑物影響的研究[J]. 地震工程學報. 2011， 33（3）： 243-248.

（作者單位：華南理工大學 土木與交通學院）