基坑開挖時拉錨樁徑對下臥隧道影響

李帥

（河北工程大學(xué) 河北邯鄲 056038）

地鐵的安全運營與建設(shè)是地下空間發(fā)展綜合利用的一個典范[1-2]。隧道保護(hù)布置不當(dāng)，引起地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形過大，釀成嚴(yán)重地鐵工程安全事故[3]。因此，借助GTSNX軟件模擬了在地鐵隧道上方開挖基坑的施工過程，分析拉錨樁樁徑對下臥地鐵隧道變形的影響，并對設(shè)計方案優(yōu)化。

1 方案設(shè)計

1.1 基坑支護(hù)設(shè)計

基坑長185m，寬40m，深度5.1m，支護(hù)采用放坡土釘墻，開挖施工由北向南遞進(jìn)式開挖。

1.2 隧道防護(hù)設(shè)計設(shè)計

基底距隧道頂部約9m，襯砌外半徑Rt=3m，襯砌厚dt=0.3m，隧道中心距地表18.15m。在墊層下做反壓地梁，拉錨樁位于網(wǎng)架節(jié)點部位，樁長L=27m，樁半徑 R 依次調(diào)整為 0.15m，0.225m，0.3m，0.375m，0.45m，0.525m，0.6m，地梁截面尺寸800mm（寬）×600mm（高），如圖1所示。

圖1 基坑及地鐵隧道剖面

2 模型建立

2.1 模型尺寸

采用MIDAS進(jìn)行三維數(shù)值模擬。模型尺寸取為240m×125m×45m（長×寬×高）。

2.2 模型材料參數(shù)

模型采用同一種土體來模擬，模型材料參數(shù)見表1。

表1 模型材料參數(shù)

3 模型結(jié)果分析

依次調(diào)整模型樁半徑 R 為 0.15m，0.225m，0.3m，0.375m，0.45m，0.525m，0.6m進(jìn)行分析。

3.1 隧道襯砌水平、豎向和總位移最大值

由圖2可知，樁半徑R逐漸增大，東、西隧道襯砌的最大水平位移、豎向位移和總位移逐漸減小。東、西隧道襯砌總位移變化曲線與豎向位移變化曲線比較接近，但總位移變化曲線遠(yuǎn)大于水平位移變化曲線。

圖2 隧道襯砌位移最大值

由圖2可知，樁半徑R由0.15～0.6m，隧道總位移減小，其中拉錨樁半徑由0.15～0.3m時，隧道總位移減小快，而由0.375m增大到0.6m時的位移速率逐漸變小。取樁半徑為0.3m時符合地鐵有關(guān)部門對地鐵上浮變形不大于2mm的控制要求。

3.2 隧道襯砌總位移

根據(jù)拉錨樁半徑R=0.3m的模擬結(jié)果，隧道總位移有一個最大值點和最小值點。其中最大值在拱頂，最小值在拱底，隧道變形為豎向隆起。此時隧道總位移最大值為1.98mm。

4 結(jié)論

（1）隧道總位移最大值在襯砌拱頂，最小值在襯砌拱底。拉錨樁半徑由0.15m增大到0.3m時，隧道總位移減小的很快，而由0.375m增大到0.6m時位移速率逐漸變小。

（2）基坑開挖時對隧道引起的位移主要為豎向的隆起位移。在一定范圍內(nèi)，拉錨樁半徑越大，基坑開挖時對隧道位移產(chǎn)生的影響越小。