鄰域基坑開(kāi)挖卸荷對(duì)既有隧道位移影響規(guī)律研究

郭海峰

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018）

1 工程實(shí)例統(tǒng)計(jì)

隨著城市軌道網(wǎng)絡(luò)化的深入發(fā)展，在地鐵隧道周?chē)M(jìn)行基坑開(kāi)挖已成常態(tài)。針對(duì)基坑開(kāi)挖引起鄰近隧道變形問(wèn)題已有很多研究，主要采用模型試驗(yàn)[1]、數(shù)值模擬[2,3]和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)[4,5]等方法，但大多針對(duì)單一工程進(jìn)行分析，鮮有大量工程的對(duì)比分析研究。因此，本文通過(guò)對(duì)40 個(gè)工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的整理統(tǒng)計(jì)（如表1 所示，其中有2 項(xiàng)屬同一隧道的不同線路），分析基坑開(kāi)挖面積、開(kāi)挖深度、隧道與基坑水平凈距和豎向凈距4 個(gè)因素對(duì)于基坑開(kāi)挖卸荷引起隧道位移的影響規(guī)律。

表2-1 隧道側(cè)方鄰域基坑工程實(shí)例

注：①豎向凈距為“隧道拱頂埋深-基坑底部埋深”，所以負(fù)值表示隧道拱頂在基坑底部以上位置；②水平位移正值表示隧道向基坑方向移動(dòng)；③豎向位移正值表示隧道隆起，負(fù)值表示隧道沉降。

2 不同基坑開(kāi)挖卸荷因素對(duì)既有隧道位移影響規(guī)律分析

2.1 基坑開(kāi)挖面積對(duì)隧道位移的影響

根據(jù)表1，隧道水平位移xd 的數(shù)據(jù)主要集中在基坑開(kāi)挖面積A＜20000 m2，xd＜6 mm 內(nèi)；隧道豎向位移zd 的數(shù)據(jù)主要集中在基坑開(kāi)挖面積A＜20000 m2，-7 mm≤zd＜3 mm 內(nèi)。數(shù)據(jù)離散型比較高，沒(méi)有明顯規(guī)律。主要有幾個(gè)原因：①不同工程限值要求不同，進(jìn)而導(dǎo)致隧道保護(hù)措施不同，保護(hù)程度也不同，所以即使開(kāi)挖面積相同，甚至更大，但是因?yàn)樗淼栏鼮槊舾卸哟蟊Ｗo(hù)力度，水平位移也就小了；②其他因素的綜合影響，如隧道與基坑凈距、土體條件等。

2.2 隧道與基坑水平凈距對(duì)隧道位移的影響

根據(jù)表1，隧道水平位移的數(shù)據(jù)主要集中在L（隧道與基坑水平凈距）＜16m，xd＜7.5 mm 內(nèi)。分析相同隧道與基坑水平凈距條件下隧道的最大水平位移，則可知隧道水平位移隨著隧道與基坑水平凈距的增加而減小。

隧道豎向位移的數(shù)據(jù)主要集中在L＜16 m，-9 mm≤zd≤3 mm 內(nèi)。分析相同隧道與基坑水平凈距條件下隧道的最大豎向位移，則可知隧道豎向位移的絕對(duì)值隨著隧道與基坑水平凈距的增加而減?。坏?，隧道豎向位移的正負(fù)號(hào)變化離散度比較高，沒(méi)有明顯規(guī)律。

2.3 隧道與基坑豎向凈距對(duì)隧道位移的影響

根據(jù)表1，隧道水平位移的數(shù)據(jù)主要集中在-7.5 m≤h（隧道與基坑豎向凈距）≤5 m，xd＜7.5 mm 內(nèi)。分析相同隧道與基坑水平凈距條件下隧道的最大水平位移，則可知隧道水平位移隨著隧道與基坑豎向凈距絕對(duì)值的增加而減小。

隧道豎向位移的數(shù)據(jù)主要集中在-7.5 m≤h≤6 m，-8 mm≤zd＜2 mm 內(nèi)。數(shù)值上，沒(méi)有明顯規(guī)律。方向上，當(dāng)隧道與基坑豎向凈距h＞3 m 后，隧道豎向位移大多為正值，即隆起；當(dāng)h＜-7 m 后，隧道豎向位移大多為負(fù)值，即沉降；當(dāng)-7 m＜h＜3 m 時(shí)，隧道豎向位移比較離散，沒(méi)有明顯規(guī)律。主要原因是：當(dāng)h＞3 m 時(shí)，隧道整體均在基坑底部以下，并且有一定距離，此時(shí)隧道會(huì)因?yàn)榛娱_(kāi)挖的卸荷作用而隆起；當(dāng)h＜-7 m 時(shí)，大多隧道（直徑≤6 m）整體均在基坑底部以上，此時(shí)由于基坑開(kāi)挖的卸荷作用，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)向基坑內(nèi)變形，隧道會(huì)隨著其后土體向基坑內(nèi)移動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生沉降；當(dāng)-7 m＜h＜3 m 時(shí)，隧道受到復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)影響，豎向位移沒(méi)有明顯規(guī)律。

2.4 基坑開(kāi)挖深度對(duì)隧道位移的影響

對(duì)于每個(gè)具體工程，隨著基坑的開(kāi)挖，均是對(duì)“基坑開(kāi)挖深度對(duì)隧道變形影響”的分析，同時(shí)因?yàn)槠渌蛩刈兓?，能相?duì)更準(zhǔn)確體現(xiàn)基坑開(kāi)挖深度的影響。例如，招商銀行深圳市分行基坑開(kāi)挖項(xiàng)目[3]，基坑開(kāi)挖深度為20.75 m，地鐵隧道拱頂埋深約18.63 m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣距離隧道約6.66 m。隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，實(shí)質(zhì)上是卸荷量增加和卸荷位置加深，鄰域隧道的水平位移會(huì)逐漸增加；但是基坑開(kāi)挖深度增加的時(shí)候，隧道與基坑底部的豎向凈距在不斷變化，根據(jù)前文分析，隧道的豎向位移變化比較復(fù)雜。

3 結(jié)論

根據(jù)搜集的40 個(gè)工程實(shí)例中的數(shù)據(jù)，分析了基坑開(kāi)挖面積、開(kāi)挖深度、隧道與基坑的水平凈距和豎向凈距4 個(gè)因素對(duì)側(cè)方隧道變形的影響規(guī)律，可得到如下結(jié)論：

1）基坑開(kāi)挖面積對(duì)隧道位移的影響較為復(fù)雜；

2）隨著隧道與基坑的水平凈距的增加，隧道水平位移和豎向位移絕對(duì)值均會(huì)減?。?/p>

3）隨著隧道與基坑的豎向凈距絕對(duì)值的增加，隧道水平位移會(huì)減小，豎向位移數(shù)值上沒(méi)有明顯規(guī)律；

4）當(dāng)豎向凈距為正值并較大時(shí)，隧道會(huì)隆起；當(dāng)豎向凈距為負(fù)值并較大時(shí)，隧道會(huì)沉降；當(dāng)豎向凈距絕對(duì)值較小時(shí)，隧道豎向位移沒(méi)有明顯規(guī)律。

5）隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，隧道水平位移逐漸增加，但隧道豎向位移變化較復(fù)雜；

6）各項(xiàng)因素的組合影響較為復(fù)雜，后續(xù)需要控制單一變量進(jìn)行進(jìn)一步研究。