基坑开挖引起下卧盾构隧道隆起及控制研究

２ ６ ０ ２ ６ ０ ３ １ Ｏ × ４ ２ ６ ０ ３ｌ Ｏ ｘ ４ ２ ６ ｏ ２ ６ ０ ３ ４ ｏ
．
４ ４ ６ ０
３ ４ ０
，
图 １ 工 程 结 构 图
数值模拟工况 简介 。
２ 计 算模 型
工况一 ： 未进行加 固分 析 。计 算考 虑土 体整 层开 挖 ， 其 分层
道顶 ４ ． ３ ３ ｍ～ ５ ． ９ ８ ｍ， 开挖 阶段隧道 最小 覆土 约为 ０ ． ５倍洞 径 。 本工程基坑 开挖面基 本处于粉砂 中， 基坑影 响深度范 围内的土层 为填土 、 粘质粉土 、 砂质 粉土 、 淤 泥质粉 质粘 土 等 ， 开挖过 程 中地
搅拌桩土体加 固
整个模 型大 小为 １ ５ ０ ｍ ｘ ５ ５ ｍ ×１ ７ ０ ｍ， 区 间隧道 结 构长 度 开挖高度分别为 ２ ． ２ ｍ， ３ ． ０ ５ ｍ。模拟过程有如下 分析 ： １ ） 初始状 １ ５ ０ ｍ， 盾构外径 Ｄ＝ ６ ． ２ ｍ， 管片壁厚 ０ ． ３ ５ ｍ， 加 固区 ４ ４ ． ６ ｍ× ３ ５ ｍ。 态下地层 的初始应力平衡 ； ２ ） 模拟盾构 隧道开挖及管片安装 ； ３ ） 模 ［ １ ］ 任永 华， 曾维德． 三都隧道 实施性施工组织设计 ［ Ｊ ］ ． 铁道科 ［ ２ ］ 中铁 西南科 学研 究院有 限公 司． 三都 隧道 超前 地质预 报 分 学与工程 ， ２ ０ １ １ （ ７ ） ： １ ２ １ — １ ２ ２ ． 析报告 ［ Ｒ ］ ． ２ ０ ０ ６ ．
沙湖北侧 的九沙大道下及其两侧 。九 沙大道为 快速路 ， 本 工程为 沟通九沙大道 两侧地 块 的下穿 九沙 大道 的人行 交通 工程 。绿轴 下沉广场面积为 １ ２ ５ ８ ０ ｍ ， 基坑开挖深度 约为 ５ ． ２ ５ ｍ， 本 工程基 底（ 素混凝土垫层底 ） 距离 １ ห้องสมุดไป่ตู้线左线 隧道顶 ３ ． １ ７ ｍ， 距离右线 隧
效果 。
效刚度法 ， 即规范 中规定 复合地基 的复合模 量进行等效换算 。
１ 工程概 况
金沙湖 绿轴下沉广 场工 程位 于杭州 经济 技术 开发 区规 划金
Ｉ 满 堂 三 轴 水 泥 堂 拌 桩 土 体 加 固
Ｉ １ ２ ０ ｃ ｎ ｌ 厚 结构底板 Ｉ １ ０ ｃ ｌ ｎ 厚素混凝土垫层 满堂三轴水泥搅拌桩土体加固 ＋ １ ． ５ ５ （ 下沉广场 结构顶高程 ）
第３ ９卷 第 １ ０期 ２ ０ ｌ ３ 年 ４ 月 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ １ ９ ５ — ０ ２
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲ ＣＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ ＵＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ ．１ ０
构 隧道影 响的数值模 型 ， 根据 不 同施 工 工况进 行模 拟 ， 动态 地分 基坑降水影 响 ， 开 挖基坑 前 ， 地 下水位 下降 至基坑 底 面以下 １ ｍ。 析 了施工过 程中基坑 开挖对 盾构 隧道 的影 响及 变形控 制措 施 的 由于抗浮桩数 量众 多 ， 无 法在 ３ Ｄ模 型 中逐个 建立 。本 文采 用等
拟， 动态地分析 了施工过程 中基坑 开挖对盾构隧道的影响及变形控 制措施 的效果 ， 研 究结果可为优化设计和施工提供参考 。
关键词 ： 基坑开挖 ， 盾构 隧道 ， 变形控 制， 数值模拟
中图分类号 ： Ｕ ４ ５ ５ 文献标识码 ： Ａ
地铁运营对 所在 隧道 的变形 要求 极其 严格 。关 于基 坑开 挖 模 拟岩体采用 Ｍｏ ｈ ｒ － Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ弹 塑性模 型 ， 衬砌采 用 线弹性 模 型 ， 引起运营地铁隧道变形 的控制标 准及相应 保护措施 ， 国内 尚无 系 采用 板单元模拟衬 砌结 构 ， 实体 单元 来模 拟 土体 及加 固土 。ＭＩ — 统 编制的相关规程 ， 仅 上海市 对地 铁 的变形提 出暂 行规 定… ： 隧 Ｄ Ａ Ｓ有限元 模 型 网格 划 分 如 图 ２ ， 图 ３所 示 ， 模 型单 元 个 数 为
Ａ ｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
・１ ９ ５・
基 坑 开 挖 引 起 下 卧 盾 构 隧 道 隆 起 及 控 制 研 究
李 永 永
（ 山西省交通科学研究院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
摘
要： 以某盾构隧道上方 近距离 基坑 开挖为背景 ， 建 立 了基坑开挖对 下卧盾构 隧道 影响的数值模 型 ， 根 据不 同施 工工况 进行模
粘性土不小于 １ ． ｏｍ
ｌ 一 § ： ｊ
１
至 － ’ ２ ３ ． ０ ８ 罱 岛 十 士 盘 ０ ８ ８ 萤 高 ｒ Ｉ
＝一
下水降至坑底 以下 １ ｍ， 区间隧道 顶部及 以上 土层采 用水 泥土搅
拌桩进行满堂加 固 ， 在下卧双线 隧道 中间及两侧 每间距 １ ． ０ ｍ 布 置直径为 ６ ０ ０ ｍ ｍ 的钢筋混凝 土钻孔 灌注 抗拔桩 ， 形成 门式 框架 以抑制基坑 开挖 卸荷 引起 下卧地铁隧道上浮变形见 图 １ 。
道 运营期 间 ， 最 大位 移 一 般 不 能 超 过 ２ ０ ｍ ｍ， 回弹 变 形 不 超 过 ７ ６ ８ ０ ８ 。计算 时为了简化模型 ， 将相 近土层合 并成一层进 行计算 。 １ ５ ｍ ｍ， 隧 道 变形 曲率 半 径 须 大 于 １ ５ ０ ０ ０ ｍ， 相 对变 形 须 小 于 模型 总共 分为 四个土层 ， 分别 是 ： 砂质粉土 ２ ０ ｍ、 淤 泥质 粉质粘 土
１ ／ ２ ５ ０ ０ 。随着近年来城市建设 的快速发展 ， 常常会 出现基坑工 程 夹粉 土 １ ０ ｍ、 淤泥质粉质粘土 １ ５ ｍ、 粘土 ２ ０ ｍ。计算时假设 围岩 骑跨 于已建地铁 区间 隧道之 上这 一新 问题 。然 而基坑 开挖 卸 载 为单一 、 均质 的连续 介质 ， 其 物理 力学 性质 根据 工程地 质勘 察 和 会 引起 下卧盾 构 隧道 隆起 ， 使 隧 道 的使 用功 能 和安 全性 受 到 威 试验 资料并结 合规范来 取值 ， 各参数 见表 １ 。该 模型 计算考 虑 土 胁 。本文 以杭州市某基 坑开 挖为 背景建 立 了基坑 开挖 对下 卧盾 体整层开挖 ， 其分层开挖高度分别 为 ２ ． ２ ｍ， ３ ． ０ ５ ｍ。计算 中考虑