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1、基坑工程施工对邻近地铁盾构隧道的影响分析中交城市轨道交通设计研究院有限公司河北石家庄050000摘要：基坑工程常造成既有地铁隧道的变形,甚至影响地铁的正常运营,因此如何控制临近地铁隧道的基坑工程的变形就越来越受到重视。但基坑施工对地铁隧道的影响与多种因素有关。文章结合实例分析了基坑施工对紧邻地铁盾构隧道的影响。关键词：地铁；盾构；影响；计算1.数值模型采用荷载结构法和修正惯用法对盾构隧道受力进行计算。修正惯用法的基木思路为:将接头部分弯曲刚度的降低评价为环整体弯曲刚度的降低，管片是只有ηEI弯曲刚度的均匀环。进一步考虑到搭接位置的
2、接头部分弯矩分配，再根据ηEI均匀弯曲刚度环计算出来的截面内力分析，对弯矩考虑一个增减系数ε,设(l+ε)M为主截面弯矩设计值,(l-ε)M为接头弯矩设计值。木文取弯曲刚度有效率η=0.8,弯矩提高率ε=0.3。广州地铁一号线黄沙站--长寿路站地铁区间隧道管片外直径6000mm,内直径5400mm,厚300mm,环宽1200mm。盾构管片拼接块为6块，标准块圆心角72°,两邻接块圆心角64.5°,封顶块圆心角15°,横向接头为2处,纵向
3、接头11处，纵向连接曲螺栓强度为M24。根据管片结构参数,建立盾构隧道结构计算模型，如图1。图1盾构隧道结构计算模型以广州地铁黄沙车站上盖地铁物业商住发展项目为研宄背景，对几种影响因素不同组合工况下的盾构隧道受力进行计算分析。该工程场地地层从上往下依次为杂填土、砂土和强风化粉砂岩，地下水主要为赋存于砂层中的孔隙水，属潜水性质，地下水位埋深约为2m。区间隧道顶部离地表为7m。表1为各层土质厚度及其力学计算参数。表1地层力学计算参数隧道外壁采用全周弹簧约束考虑周边地层弹性抗力。计算时，考虑了周边土弹簧抗压不抗拉的力学特性，即土弹簧受压时，弹簧
4、产生弹性抗力，土弹簧受拉时,弹簧不产生弹性抗力，退出工作状态。土弹簧的基床系数一般可根据土的标准贯入击数，采用经验公式进行计算；或依据砂土的密实度，根据经验查表。本文土层基床系数取两者中的小值，即K=15×103kN/m3，基床系数折减10倍时取1.5×103kN/m3。计算吋考虑的主要荷载为土压力、水压力和结构自重。永久荷载分项系数取1.35,静止土压力系数依据地质勘查资料加权取0.7,地面超载取20kPa。3.模拟结果及分析3.1水位降影响水位下降导致作用在隧道外壁的有效压力增大,水压力减小。分析水位降与隧道结
5、构受力时，需考虑这两方面的共同作用。在分析水位降对隧道结构受力时，一般可采用增量法和全量法。采用增量法分析吋，仅需考虑水位降引起的隧道外壁压力增量，不考虑隧道结构的初始受力状态。其计算结果针对性强，能较好反映水位降对结构受力增量影响，但不能反映结构总受力情况。采用全量法分析时，考虑隧道结构初始受力状态，并反映水位降时的结构受力情况。在己知隧道周边地层分布及土性情况下，全量法能更奋效预测水位降对结构受力的影响。基坑施工诱发隧道区域的水位下降幅度，可通过相应的渗流分析获得。根据依托工程的三维渗流分析结果，该基坑施工诱发的最大水位降不超过2m。
6、为分析水位降对结构受力的影响，对水位降为0、1、2和4m吋的隧道受力进行了计算。表2为不同水位降吋隧道受力计算结果。从表2可知，①结构最大弯矩和轴力均随水位降幅度呈线性增长规律，以水位降0m为基准，水位每下降lm弯矩增人约为12.5%,轴力增人约为10%。②水位降2m时结构受力水平较低，最大弯矩为70kN·m,低于管片结构控制弯矩值，不影响隧道正常使用和结构安全。表2不同水位降吋结构最大受力3.2侧向土压力影响基坑施工诱发土层侧向位移，改变紧邻区间隧道外壁土压力。该土压力改变量一般可通过现场实测、数值计算或工程经验获得。为分
7、析侧向土压力对结构受力影响，对水位降为2m时侧向静止上压力、主动土压力和土压力减小20kPa状态下的隧道受力进行了计算。表3为水位降2m时不同侧向土压力状态下的结构受力计算结果。从表3可知，①侧向土压力对结构最大弯矩起着至关重要的影响。②隧道外壁侧向土压力由静止土压力变为主动土压力状态，将导致结构弯矩最大值增大143%。③隧道外壁侧向土压力进入主动土压力状态，导致结构最大弯矩达170kN·m,在不考虑永久荷载分项系数1.35作用下，其对疲的弯矩值为126kN·m,将略高于接头螺栓的弹性极限弯M2值125kN&m
8、iddot;m,导致管片开裂和接头环缝张开增量为1.36mm,影响隧道正常使用，使结构安全储备较低。表3、不同侧向土压力状态下结构最大受力3.3上方超载影响地铁上盖建筑物荷载向下方土层传递吋，
