基坑地連槽開挖對鄰近盾構(gòu)隧道襯砌變形影響研究

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1、基坑地連槽開挖對鄰近盾構(gòu)隧道襯砌變形影響研究　　摘要：隨著城市化的發(fā)展，地鐵隧道與在施在建工程相鄰的案例日益增多。本文采用ABAQUS數(shù)值分析軟件分別從隧道單獨盾構(gòu)開挖和基坑地連槽與隧道同時開挖兩種情況進行模擬分析研究，并將兩種情況下得到的隧道頂部各測點的豎向、水平位移進行對比分析，從而分析得出基坑地連槽開挖對鄰近盾構(gòu)隧道變形的影響規(guī)律。結(jié)果表明：鄰近盾構(gòu)隧道的地連槽開挖施工對盾構(gòu)隧道襯砌的變形有較明顯的影響；地連槽開挖采用泥漿護壁施工能夠有效的減小隧道襯砌的水平、豎向變形。對鄰近盾構(gòu)施工隧道的地連槽開挖要引起關(guān)注。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；地連槽

2、開挖；模擬分析；水平位移；豎向位移中圖分類號：U45文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A引言6隨著城市化的發(fā)展，地鐵隧道與在施在建工程相鄰的案例日益增多，隧道對變形的要求相當(dāng)嚴(yán)格，絕對最大位移不能超過20mm，隧道變形曲率半徑必須大于15000m，相對變形必須小于1/2500[1]。地鐵隧道是城市交通的生命線工程，變形嚴(yán)重時將導(dǎo)致隧道襯砌開裂漏水，影響其正常使用[2]。同樣，鄰近盾構(gòu)隧道的基坑地連槽開挖，不僅要保證基坑自身的安全，還要確保鄰近盾構(gòu)隧道的正常施工與安全。目前在北京、上海、廣東等地，許多學(xué)者針對于當(dāng)?shù)氐哪承嶋H工程進行了研究，如以北京地鐵10號線光華

3、路站西側(cè)國貿(mào)三期變電站基坑開挖為背景[3]，研究基坑開挖對臨近既有隧道變形與應(yīng)力的影響，而針對于開挖基坑與盾構(gòu)隧道同時施工的研究比較少。在全國一些大中城市，地鐵網(wǎng)線逐漸密集，盾構(gòu)隧道與開挖基坑相鄰且同時施工的工程日益增多。本文以基坑地連槽開挖對鄰近盾構(gòu)隧道襯砌變形的影響為研究目的，采用ABAQUS數(shù)值分析軟件分別從隧道單獨盾構(gòu)開挖和基坑地連槽與隧道同時開挖兩種情況進行模擬分析研究，并將兩種情況下得到的隧道頂部各測點的豎向、水平位移進行對比分析，從而分析得到基坑地連槽開挖對鄰近盾構(gòu)隧道襯砌變形的影響規(guī)律。然后，通過改變開挖基坑地連槽與盾構(gòu)隧道

4、之間的距離，將每種間距下隧道頂部各測點的豎向、水平位移進行對比分析，從而得到基坑地連槽開挖對鄰近盾構(gòu)隧道襯砌變形的影響范圍。本文通過研究得到了一些有益結(jié)論，以期對實際工程具有借鑒作用。工程概況6本基坑開挖與隧道盾構(gòu)工程位于天津市軟土地區(qū)，開挖基坑采用地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)，地連槽尺寸為10m×21m，深16m，寬0.5m，如圖1所示采用分塊開挖；盾構(gòu)隧道位于地表以下埋深12m處，直徑6m，襯砌厚0.35m，每環(huán)寬度1.5m，以盾構(gòu)開挖20環(huán)（30m）為研究對象。開挖基坑與盾構(gòu)隧道相對位置、隧道襯砌測點布置分別如圖2、3所示。模型建立模型選取20

5、0m×100m×100m的計算域，范圍以1/2基坑地連槽為研究對象。土體采用D-P本構(gòu)模型，實體單元模擬；用混凝土管代替隧道襯砌，隧道襯砌與土體之間進行后注漿處理。結(jié)構(gòu)材料參數(shù)見表1,概化后的土層參數(shù)見表2。有限元模擬過程中，隧道單獨盾構(gòu)開挖和隧道盾構(gòu)與基坑地連槽同時開挖施工的分析步分別見表3、表4。表1混凝土結(jié)構(gòu)參數(shù)表2土體物理力學(xué)性能指標(biāo)表3隧道單獨開挖分析步情況表4隧道與地連槽同時開挖分析步情況3.1隧道豎向位移分析得到以下結(jié)論：6（1）盾構(gòu)機后方土體的盾構(gòu)開挖對前方土體的豎向位移有影響，但影響程度非常小，可以忽略不計。盾構(gòu)機后方襯砌

6、各測點的豎向位移隨盾構(gòu)機的推進而逐漸增大，在盾構(gòu)機開進方向約5環(huán)（7.5m）范圍內(nèi)豎向位移增長趨勢陡峭，自該測點向前間距5環(huán)之后的土體盾構(gòu)開挖對其影響逐漸趨于穩(wěn)定。（2）地連槽開挖對測點豎向位移影響的最大值發(fā)生在恰好盾構(gòu)該土體期間；自該測點向前繼續(xù)盾構(gòu)大約7環(huán)（10.5m），地連槽開挖對該測點豎向位移的影響較小可以忽略不計。隨著開挖基坑與盾構(gòu)隧道間距的增大，地連槽開挖各分析步對1號測點豎向位移的影響逐漸減小，在間距約30m處時，豎向位移差最大值不足1mm，可以不考慮地連槽開挖對隧道豎向位移的影響，即地連槽開挖對隧道襯砌豎向位移的影響范圍約為

7、2倍基坑地連槽開挖深度。3.2隧道水平位移分析得到以下結(jié)論：（1）當(dāng)隧道單獨開挖時，隧道頂部各測點水平位移十分小，接近于零，即隧道單獨開挖在水平方向上幾乎不發(fā)生位移。但是當(dāng)附近存在基坑地連槽的開挖時，隧道各測點的水平位移發(fā)生了明顯的變化，各測點產(chǎn)生靠近基坑方向的水平位移，分析原因可知，地連槽的開挖卸荷使外圍土體產(chǎn)生向槽內(nèi)側(cè)的傾覆位移，從而導(dǎo)致一側(cè)的盾構(gòu)隧道隨土體而發(fā)生水平位移。6（2）1、2、3號點距離開挖基坑較4、5號點近，水平位移受基坑地連槽開挖的影響較大。（3）隨著基坑與隧道間距的增大，地連槽開挖對隧道測點水平位移的影響逐漸減小，在間

8、距約30m處時，水平位移差最大值不足1mm，可以不考慮地連槽開挖對隧道水平位移的影響，即地連槽開挖對隧道襯砌水平位移的影響范圍約為2倍基坑地連槽開挖深度。結(jié)語鄰近盾構(gòu)隧道的地連槽