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基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响

——地铁与轻轨期末论文

专业：

2015-5-5

目录

摘要 0

关键词 0

0 前言 0

1 地铁工程控制标准与保护技术现状 0

2 原型案例分析 (1)

3 隧道变形的基本规律分析 (4)

4 结论 (7)

参考文献 (9)

基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响

摘要：本文选取基坑开挖对邻近地铁隧道变形影响的已有工程原例进行分析，归纳了基坑开挖对邻近隧道沉降、水平位移及收敛变形的影响因素，结果显示:邻近隧道在基坑开挖的影响下产生的沉降和水平位移均较大；隧道横断面的收敛情况表现为横鸭蛋形。引起隧道变形的主要因素有基坑与隧道的水平距离和垂直距离、开挖的时空效应等，其中基坑与隧道之间的相对距离对隧道变形的影响较大。本文成果可为类似工程在基坑施过程工提供有利的参考和借鉴。

关键词：基坑开挖；地铁隧道；变形影响；建议

0 前言

随着我国国民经济的快速发展，城市规模不断扩大，城镇化进程也逐步加快。但是过多的城市人口和城市用地的多样化发展使得人们对城市空间的需求越来越大。所以，有效利用城市地下空间资源已成为一个必然的选择。为了满足城市发展对现代化交通体系的迫切需求，优先发展地下轨道交通是主要的方向。随着大城市轨道交通的不断发展，使得越来越多的基坑工程在既有地铁隧道附近或上方施工，由此所带来的影响也是不容忽视的。基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响主要表现为隧道的沉降、水平位移和收敛，这些变形会对地铁的运营使用造成影响，严重时会危害到隧道的安全。因此，为了保证已建地铁的正常安全地使用，在工程中，诸如基坑开挖一类的施工引起的变形是严格控制的。所以，进行基坑开挖对邻近地铁隧道变形影响的研究，可为邻近基坑开挖影响下的既有地铁隧道在安全控制标准与保护措施积累工程经验，对我国城市地下空间的利用与发展有着重要的工程意义。

本文以工程原例为基础，通过基坑开挖对邻近地铁隧道引发变形的结果进行整合分析，从隧道的沉降、水平位移和收敛变形三方面探讨基坑开挖对邻近

地铁隧道的影响。

1 地铁工程控制标准与保护技术现状

当前我国的地铁建设正在迅猛发展，并已成为世界上最大的地铁建设市场。但由于地铁建设风险高、难度大、安全影响因素多，近几年地铁安全事故频发。随着地铁建设的不断发展，我国在地铁和轨道交通领域已编制一些相关的安全控制和评价技术标准，如《地铁运营安全评价标准》（GB /T 50438—2007）、《地铁工程施工安全评价标准》（GB 50715—2011）、《城市轨道交通安全验收评价细则》（AQ 8005—2007）及《城市轨道交通安全预评价细则》（AQ 8004—2007）等，这些标准在一定程度上保障了地铁及轨道交通的安全，但目前扔没有专门针对地下空间开发对临近地铁影响的评价标准，特别是没有地下空间开发引起在已建地铁隧道变形的控制标准，仅上海市1994年颁布《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》，其中规定了临近地铁的施工对不同曲率半径地铁隧道沉降量及水平位移等指标的限值。

关于基坑开挖对地铁隧道变形的影响，主要关心的问题有：既有地铁结构允许的最大变形量（沉降、水平位移、收敛等）和最大变形速率。由于岩土工程和地铁结构本身的复杂性，不同施工方法和顺序引起地铁结构的内力分布和大小也不同，因此建立统一的控制标准和规范难度很大，应该针对不同施工方法和地质条件，采用分类、分步和分级的原则制定相应的控制标准。

2 原型案例分析

本文为了研究基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响因素，从以往文献中搜索整理了一些已有工程原例，并从基坑概况、隧道的位置、隧道所在土层、基

坑围护结构、加固、挖土情况等方面进行总结分析，详见表1（取自网络数据）。

3 隧道变形的基本规律分析3. 1 影响隧道变形的主要因素

(1)基坑与隧道的水平距离对隧道变形的影响

从图1可以看出，基坑开挖对隧道的水平位移产生较大的影响。隧道的水平位移变形和基坑与隧道之间的距离成幂函数递减关系，即随着距离增加而变形减小。由图中看出，水平距离小于4m时，最大的水平位移可达到15mm。

从图2也可看出，隧道的沉降变形与基坑与隧道之间的距离成幂函数递减关系。当水平距离小于4m时，最大沉降为10mm。

另外两个图结合起来，我们可以发现，基坑开挖对邻近隧道的水平位移、沉降均产生较大的影响，尤其在近距离范围内（如4m内) 这种影响尤为显著。

从图3中可以看出，基坑与隧道的水平距离对隧道的收敛变形也产生一定的影响。隧道与基坑之间的距离越小，隧道断面各弦长(如AB、CD等)的伸长率越大，即随着水平距离的增大，对隧道收敛的影响随之减弱。在近距离范围内，对隧道断面收敛的影响尤为显著。

(2)隧道顶部与基坑底部之间的高差对隧道的影响

取在隧道与基坑的水平距离于4m以内时，此时的隧道位于基坑坑底的上部，从图4中看出，隧道顶标高与基坑底的高差与隧道产生的沉降变形成递增的关系。但是，图4中［3］、［7］的数据不符合此规律，这是因为前面分析可知，地铁隧道的沉降并不仅仅与地铁与基坑高差有关，而且还与基坑与隧道之间的距离有关，这是两个变量影响的结果。

(3)基坑的时空效应对邻近地铁隧道的影响

基坑的时空效应对邻近地铁隧道变形的影响是非常明显的。文献［5］给出

了正常施工及开挖后基坑暴露24h后引起邻近隧道沉降变化的曲线，如图5所示。从图5中看出在进行到第4个工况时，由于基坑暴露的时间过长，导致隧道比正常施工产生了近1mm的沉降变形。

3. 2 隧道变形的基本规律

(1)基坑开挖对邻近隧道变形的影响主要表现为较大的沉降和水平位移。

(2)不论隧道顶部与基坑底部之间的高差正负，当隧道与基坑的水平距离于4m以内时，隧道均产生较大的侧向位移。

(3)当隧道与基坑之间距离在4m以内时，当隧道顶标高高于基坑底标高时，隧道的沉降变形随两者高差的增加而逐渐增大。

(4) 隧道横断面的收敛情况表现为：横鸭蛋形。

4 结论

由于近几年城市地下空间的快速开发，基坑开挖施工所导致的工程事故也逐年增加。因此，研究基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响和安全控制措施变得十分重要，本文在总结现阶段我国地铁工程控制标准与保护技术基础上，搜集了一些工程原例，对比分析基坑开挖对地铁隧道变形的影响，为进一步保障在基坑开挖过程中邻近隧道的安全以及为今后类似的工程施工提供参考，提出如下建议：

(1)由于岩土工程和地铁结构本身的复杂性，应针对不同施工方法和地质条件，采用分类、分步和分级的原则制定相应控制标准。

(2)对于基坑的开挖和支撑的施工，为了更好地控制基坑的位移，要求基坑不可超挖。

(3)基坑围护结构的水平位移及坑底隆起不仅对基坑本身有重要影响，同