基坑开挖对临近既有盾构隧道影响的机理研究.pdf

《基坑开挖对临近既有盾构隧道影响的机理研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基础与结构工程器Foundation&StructureEngineering基坑开挖对临近既有盾构隧道影响的机理研究魏纲，赵城丽，蔡吕路(浙江大学城市学院土木工程系，浙江杭州310015)摘要：基坑开挖会对临近既有盾构隧道产生不利影响。分析了基坑开挖对临近既有隧道变形的影响机理，理论分析结果表明：基坑开挖卸载使隧道水平方向压力减小，导致隧道产生朝向基坑侧的水平方向位移；收敛变形仍呈“水平向拉伸、竖向压缩”，但变形会加剧；首次提出基坑开挖深度决定了隧道竖向产生隆起或沉降；降水会使隧道产生下沉。收集了11项国内基坑T程实例，对实测数据进行了统计分析，结果表明：隧道最大水平

2、位移值与隧道和基坑的净距离呈幂函数关系．提出了隧道最大水平位移值的经验公式，实测结果验证了影响机理理论分析的可靠性。关键词：基坑；盾构隧道；开挖；变形中图分类号：U456．31文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)06—0141—06MechanismofFoundationPitExcavationImpactonExistingNearbyShieldTunnelWeiGang，ZhaoChengli，CaiLtilu随着我国地铁建设的快速发展，临近既有地铁盾构隧道的基坑开挖工程越来越多。基坑降水和土方开挖会打破周围土体的受力平衡，使旁边既有隧道产生

3、竖向和水平向位移，横截面产生收敛变形。而地铁对隧道的变形要求极其严格，例如，上海市规定：地铁结构最终绝对位移不能超过20mm，变形曲线的曲率半径不小于15000m，相对弯曲不大于1／2500①。因此，研究基坑开挖对旁边既有盾构隧道的影响非常重要。基坑开挖施工对临近既有隧道影响的研究方法可归纳为：现场实测分析【l_121、有限单元法[13-14】、两阶段分析法【·51和离心模型试验法【16】。研究内容包括：隧道变形规律、基坑不同施工方案对比、基坑开挖控制措施、降水影响等。但关于基坑开挖对临近既有盾构隧道影响的机理还缺乏研究。笔者分析了基坑开挖对临近既有盾构隧道影响的机理，

4、利用实测数据对理论分析结果进行了验证。1影响机理分析基坑降水与土方开挖，会打破盾构隧道附近土体的受力平衡，引起土体移动，导致隧道受到影响。当盾构隧道在基坑旁边时，在基坑开挖前隧道受到周围水土压力和自重作用，保持受力平衡(见图1a)。①引自《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》。令日为隧道顶部覆土厚度，细为隧道轴线埋深，y为土体重度，凰为静止土压力系数，则隧道顶部受到竖向压力为yH，隧道轴线处受到的水平向压力为Koyzo。■刃蕊■————一a)隧道处于初始受力平衡状态扣基坑开挖卸载产生向基坑●的附加力b)开挖卸载使隧遭受力失衡图1基坑开挖对隧道水平向位移的影响

5、当基坑开挖土方后，土体应力释放(卸载)，基坑围护结构产生向基坑内侧的移动，导致隧道靠近基坑一侧的水平向受力(围压)减小，使隧道受到朝向基坑一侧的附加力作用。隧道产生向基坑一侧的水平位移2013#$6(11一)$31巷啼荭故术141器基础与结构工程Foundation&StructureEngineering(见图lb)。相同条件下，隧道离基坑越近，受到的附加力越大，水平位移值也越大，容易超过报警值(10mm)。当隧道在基坑旁边时，实测隧道竖向位移出现隆起和沉降两种情况，难以判断。笔者分析认为，隧道竖向位移与基坑开挖深度和基坑降水有关。1)把基坑类型分为A型和C型，A型基

6、坑的开挖面在隧道底部以上，C型基坑的开挖面在隧道底部以下。基坑开挖后，隧道会产生斜向坑底的位移。A型基坑开挖卸载．隧道上部压力减小，引起隧道产生隆起(见图2a)。C型基坑开挖卸载，隧道下方支撑力减小，引起隧道产生沉降(见图2b)。侧绷基坑开挖卸载’匐剧}＼／±m自**侧的附加力a)A型基坑绷心l『生向基坑L易氏蝴叻飞拟基坑开挖卸载Ib)C型基坑图2基坑开挖深度对隧道竖向位移的影响2)基坑降水会导致隧道所处土体的地下水位下降．土体竖向有效自重应力增大，使隧道产生下沉(见图3)。分析结果与文献[17]的研究结果相符。因此，隧道竖向位移受基坑开挖深度和基坑降水两者共同影响．应

7、综合考虑。羚基坑开挖卸载◇《沪、产生向基坑▲图3基坑降水对隧道竖向位移的影响142辛荭故术2013No．6(Nov．)V01．31基坑开挖前．由于软土地区土的侧压力系数K。<1，隧道顶部受到的竖向自重应力一般要大于起拱线处的水平向自重应力，隧道产生“水平向拉伸、竖向压缩”，隧道收敛变形类似“横椭圆”形状(见图4a)。基坑开挖后．开挖卸载使隧道朝向基坑侧的水平向受力变小，而竖向受力不变，从而加剧了隧道“横椭圆”式的椭圆化变形，即产生“横向(水平向)拉伸、竖向压缩”，使隧道收敛值增大．容易超过报警值(见图4b)。竖向自重应力大a)隧道初始收敛