可研报告—城际铁路隧道近距离下穿高层建筑影响分析研究

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1、城际铁路矿山法隧道近距离下穿高层建筑修建技术可行性研究报告承担单位：广东珠三角城际轨道交通有限公司合作单位：中铁工程设计咨询集团有限公司2012年3月13目录一、项目概要2二、项目前期科研及工作基础31、国内外研究现状32、前期工作5三、项目研究开发实施方案61、关键问题62、主要研究内容63、技术路线84、技术创新点8四、研究目标及技术经济指标81、研究目标82、技术指标93、经济指标9五、项目研究开发进度9六、项目依托工程情况10七、承担单位及合作（协作）单位概况101、广东珠三角城际轨道交通有限公司102、中铁咨询集团有限公司10八、预期研究成果及形式11九、经济和社会效益评估121

2、、经济效益分析122、社会效益分析1213一、项目概要莞惠城际铁路东江隧道新客运南站至西湖站区间位于惠州市，区间起点位于拟建的新客运南站，沿仲恺大道、鹅岭南路、鹅岭北路，穿越惠州西湖，到达拟建的西湖车站，全长约2.6km，为单线双洞隧道，采用矿山法施工｡其中GDK95+090.0至GDK95+295.0段左右线隧道净距约9m，左线隧道近距离侧穿、右线隧道近距离下穿“畔山豪园”A、B、C、D四栋17至24层的高层建筑，且D栋高层建筑距离南侧新客运南站明挖基坑净距仅为10m。四栋建筑的基础采用柱下独立基础加系梁结构，基础下设置12m长砂浆锚杆，锚杆底至隧道顶最小距离约1.5m，且该隧道埋深15

3、～20m。房屋砂浆锚杆的持力层为强风化花岗岩，地基主要为风化花岗岩，局部建筑基础位于粉质黏土地层上。图1.1隧道与建筑群相对位置关系图1.2A栋剖面图图1.3B栋剖面图13图1.4C栋剖面图图1.5D栋剖面图对于建筑基础在风化岩的情况，下穿隧道施工以及近邻基坑施工扰动会破坏地基岩层的整体结构性，影响建筑物天然地基承载力以及砂浆锚杆与岩土体之间的粘结抗拔力；对于建筑基础在软黏土的情况，由于隧道开挖过程中水与软夹层的流失极易引起上覆软土地层发生失水而产生再固结沉降，对地面建筑物的安全造成不利影响；下穿距离将近200m，容易形成连续的下沉区，由于左线隧道侧穿、右线隧道下穿，因此对建筑影响是不对称

4、的，容易导致差异沉降。同时对左线隧道而言，高层建筑荷载的不对称，隧道结构会受到偏压作用，对隧道的受力会也有一定影响；该段矿山法隧道施工中涉及到爆破，会对隧道一定范围内的围岩造成扰动进而引起更大的沉降，并且会对既有建筑物的安全使用带来不利影响。此类问题均是该段隧道下穿高层建筑施工过程中存在的重大风险，为推进珠三角莞惠城际铁路隧道的建设，同时保证周边重要、敏感建筑物的安全，急需对城际铁路隧道近距离下穿对邻近高层建筑物的影响及施工控制措施研究进行科研立项。利用理论分析、数值仿真模拟、现场试验等手段开展隧道开挖自身安全性分析及其对高层建筑物稳定性和抗震性能的影响分析，再结合国内外类似工程处置相关案

5、例的调研资料，提出隧道开挖安全设计以及建筑物安全保护的比选方案，并进行改良方案实施效果的数值仿真及现场试验，最后提出适宜本工程并具推广价值的方案。二、项目前期科研及工作基础1、国内外研究现状1.1隧道开挖对地面建筑物影响研究现状13过去对于隧道开挖引起的建筑物损害的研究工作一般可分为三大类：第一种为经验法，该法基于历史案例的编撰及研究损害与易量测或易定义的参数之间的经验关系；第二种方法考虑了结构工程的原理，以便获得基于所选结构尺寸及材料参数的容许极限沉降，并将推导出的极限值与历史实际案例相对比；第三种方法可总结为数值计算与案例统计损害标准相结合。加拿大Alberta大学土木与环境工程系的Z

6、．Esenstein认为城市隧道的最大挑战在于地层稳定性的控制及作为控制设计准则的变形必须处于可容许的地表沉降极限范围内。而城市地表变形的极限值大小取决于地面建筑物的结构类型、结构所处周围环境条件及它们运营的功能要求。由于城市小净距隧道开挖跨度大，埋深浅，一旦控制不当，建筑物极易出现超过极限值的沉降或差异沉降，导致结构出现裂缝甚至破坏。Breth&Chambosse(1974)和Frischmann等(1994)分析了隧道在框架结构和砌体结构建筑物下掘进时引起的地面沉降，发现实测的地面沉降槽宽度比不考虑建筑物刚度时的预测结果宽得多，地面沉降则小得多，指出在预计隧道掘进对建筑物影响时必须考虑

7、建筑物刚度的贡献。Forth&Thorley(1996)观测了一座建在直径2m的挖孔桩基础上的31层高楼，当两条直径9.7m隧道从旁掘进时引起的建筑物沉降，靠近隧道处的基础沉降达到12mm，认为沉降的主要原因是地层发生指向隧道的竖向位移导致桩侧摩阻力减小。在爆破技术方面，微差爆破技术于二十世纪30年代被首次采用，以后被逐渐推广开来。Fish.B认为，应用微差爆破的目的是控制爆破振动对周围建筑物的影响，基于两个相差半个周期