临近隧道

临近隧道（精选6篇）

临近隧道 篇1

摘要：随着城市地下隧道的持续建设, 近接既有地下建筑进行施工的工程大量涌现。由于受地质条件和施工工艺的限制, 盾构推进难免会对邻近建 (构) 筑物产生扰动, 如何控制隧道近接施工的安全成为一个亟待解决的问题。针对新建隧道从上部穿越某刚建成区间隧道, 建立了三维有限元计算模型, 研究了由于盾构推进而引起的地层扰动变形的规律性, 并对已建隧道产生的施工影响进行了分析, 并给出了相关的结论。

关键词：盾构,隧道,施工影响,有限元

1 引言

近年来, 随着经济的快速发展和城市化进程的不断推进, 城市人口的快速膨胀, 城市土地价格上涨和城市用地不足现象比较明显。基于此, 全国各大城市都在积极建设地下交通设施, 地下隧道建设成为一个新的发展方向。在北京、上海等大城市, 地下隧道建设已成网络化分布形势。新地铁的修建往往会上穿或下穿既有隧道, 在这种情况下, 最主要的问题是施工中如何确保新建隧道的自身安全和对既有隧道的影响降低到最小范围之内。国外把此类工程称为近接施工影响问题, 并且给予了高度重视。本文根据国内外的研究经验和国内某具体工程对此问题进行深入的研究。

2 工程地质概况

根据《岩土工程勘察报告》, 本工程拟建隧道场地土质表层为人工堆积 (1) 层厚1.2~2m。人工填土 (1) 层;粉土填土 (1) 1层;粉质粘土填土 (1) 2层;细砂填土 (1) 3层。

人工堆积层以下的第四纪沉积层, 拟建隧道持力层土质为第四纪沉积的粉土 (2) 层, 局部为粉质粘土 (2) 2层, 粘土 (2) 3层;粉质粘土 (3) 层及粉土 (3) 3层。

根据临时地勘资料查阅, 在7~7.3米深度有台地潜水, 施工时先暂不考虑降排水。

3 盾构隧道近接既有隧道施工的空间计算

隧道盾构施工是一个复杂的三维空间问题, 根据研究的需要和客观条件的限制, 下面结合盾构施工的力学模拟和空间有限元模型对盾构施工进行分析和研究。

3.1 盾构施工的力学模拟

在隧道开挖之前, 土层在其自重及其它外部荷载作用下已处于受力变形状态, 在隧道开挖之后, 由于洞室周边的应力被解除, 从而, 必然要引起土层的应力重分布, 此时, 衬砌结构也参与应力重分布的过程并由此引起衬砌结构的内力。故此, 需要适当模拟结构的建造过程, 本文采用如下的方法模拟土压平衡盾构的掘进过程和管片的安装过程:

隧道盾构施工中盾构机渐进向前, 周围土体则是相对静止的。有限元法难以做到完全模拟盾构的连续推进过程, 必须作一定的简化。通常将盾构推进作为一个非连续的过程来研究, 假设盾构一步一步跳跃式向前推进, 每次向前推进的长度 (纵向) 恰好为一个衬砌单元宽度, 用改变单元材料性质的方法 (刚度迁移法) 来反映盾构的向前, 而一次向前的过程中盾构周围土体受力状态也发生变化, 将这种变化转化为相应的结点荷载作用于结点, 进行有限元计算。

3.2 空间有限元模型的建立

计算模型尺寸为60m×60m×40m, 即沿新建隧道施工方向取40m, 沿既有隧道方向取60m, 沿深度方向取60m。计算只考虑初衬管片, 而未计及内衬的影响。土体材料按照理想弹塑性介质来考虑, 选取8结点实体单元来模拟;由于管片材料的刚度较大, 一般认为在弹性范围内工作, 故选取弹性的壳单元模拟。有限元网格划分示意图如图2所示。

模型的边界条件, 除了上表面为自有面外, 其余4个侧面和底部均施加法向约束。盾构每推进步长即每环衬砌步长, 为了减少计算量, 本文采用了简化的推进步长, 即每步推进2m。计算共分10个荷载步, 分别验算隧道盾构在推进到既有隧道之前、到达时以及到达后土层和既有隧道的变形和应力变化情况。

3.3 计算结果分析

根据隧道施工相关研究理论和有限元软件分析结果, 结合工程实际, 下面对盾构施工的相关影响进行研究和研究, 具体如下:

3.3.1 盾构隧道施工对地表位移的影响

从下图可以看出, 盾构施工对地表沉降的影响约为2.5mm, 和现场实际监测资料基本一致, 盾构施工过程中, 土体的开挖到衬砌完全起作用需要一定的时间, 在此过程中, 土体的应力释放会引起地表的沉降, 在施工过程中必须科学控制盾构施工引起的盾尾损失, 确保地表沉降在安全范围之内。另外从图上可以看出, 隧道施工对拱顶处沉降影响较大, 沉降值由此处向两端递减, 土体的沉降曲线呈正态分布, 这和peck理论基本吻合。

3.3.2 盾构隧道施工对新建隧道拱顶位移的影响

从图上可以看出, 盾构施工引起拱顶沉降约为7.0mm, 盾构引起的拱顶沉降值较大。有以上分析可以看出, 隧道对应拱顶的沉降值要比隧道对应地表的沉降值要大, 根据圣维南原理可以知道, 因为隧道拱顶土体受到的扰动较大, 而地表部分土体受到的扰动较小, 沉降值也较小。

3.3.3 盾构施工对新建隧道地板位移的影响

从图中可以看出, 隧道地板部分土体有一定的隆起值, 原因是土体开挖, 引起土体的应力释放, 隧道周围土体发生向隧道中心的收敛趋势。隧道地板的隆起值要比隧道拱顶的沉降值小一些, 原因是在重力作用下, 土体的隆起会受到一定的抑制。

3.3.4 盾构施工对既有隧道结构顶部的位移影响

从下图可以看出, 既有隧道的结构顶部有约为2.5mm的隆起值, 原因是新建隧道在既有结构的上方, 新建隧道施工造成上部的应力减小, 既有隧道结构上部产生一定的应力释放, 应力的方向为新建结构方向。在施工过程中应合理控制上部结构的重力作用, 保证既有结构的安全。

4 结论

针对北京某隧道盾构施工在上部超近距离穿越某隧道工程, 建立了三维有限元计算模型, 研究了由于盾构推进而引起的土层扰动变形的规律性, 对已建隧道产生的施工影响进行了分析, 通过以上分析可以知道, 盾构施工能够很好的控制地表沉降, 拱顶位移以及既有结构安全, 得出以下结论:

(1) 新建隧道盾构推进后, 掘进面后方土层产生沉降, 其断面形状基本上呈正态分布, 在隧道中心对应的地表和拱顶处沉降较大。

(2) 盾构在上部穿越既有隧道的施工过程中, 因卸荷会造成下部已建隧道的隆起变形, 从而, 容易造成安全问题, 故在施工中应予以重视。

(3) 随着新建隧道盾构的推进, 地表面沉隆变形也随之前移;随着推进距离的增长, 盾构后方土体的变形最终趋于稳定。

临近地铁隧道深基坑工程实例研究 篇2

随着我国地下空间的不断开发,地下建( 构)筑物交错贯穿不断涌现,尤其是近年来为了缓解日益加剧的城市地面交通压力,我国地铁及城市轻轨交通项目在各大城市迅速兴建[1],大量的地铁车站和区间隧道分布于城市的中心位置,从而使得部分深基坑工程与地铁车站及区间隧道相邻。区间地铁结构在单侧卸荷的情况下,原有的受力平衡状态受到影响,隧道结构将产生变形。

地铁隧道结构对变形要求极其严格,与已有地铁隧道临近的深基坑开挖工程施工难度极高,为此,基坑设计的重点也逐步转向以变形控制为主,施工过程中必须严密监测基坑及地铁结构的变形。然而,如何预测基坑开挖对临近地铁隧道的影响及怎样保护地铁隧道的安全和正常运营就成了当前的热点问题[2~6]。

鉴于基坑工程边界条件以及周边环境的复杂性,很难通过解析的方法来分析基坑开挖过程中对周边环境的影响,采用数值模拟方法则为解决这类问题提供了有力的工具。常规的支护结构设计计算一般采用规范推荐的平面竖向弹性地基梁法[7~9],但这些方法在分析复杂基坑开挖的环境效应时存在一定的局限性。而三维数值分析与二维数值分析相比,更能反映支护结构的空间效应,且能体现出临近隧道在空间上的分布,能更精细地模拟实际的施工工况。

本文以苏州某深基坑工程为背景,依据结构变形控制要求、支护方式、坑内土方开挖和支撑设计方案,采用FLAC3D软件建立了三维有限元模型,预先模拟基坑开挖过程,分析研究区间隧道的变形及应力变化特征,并将分析数据与实测数据相比较,验证支护结构的可靠性,为类似工程提供参考。

1 工程概况

1. 1 工程介绍

拟建的3 号地块———苏州人民商场新平江商业广场与4 号地块———华亚投资有限公司商场,两者相邻,位于苏州市平江区312 国道以南、人民路西侧。两项目均为地下2 层,3 号和4 号地块基坑作为一个整体基坑开挖,基坑基本呈长方形,3 号地块基坑开挖深度9. 45 ~ 9. 98m; 4 号地块地下室开挖深度7. 92 ~ 9. 90m。

苏州轨道交通2 号线天筑路站—金民东路站区间隧道位于人民路下,为南北双向地铁隧道( 盾构区) ,基坑围护边线距离区间隧道结构30 ~ 40m。北侧为312 国道,距离地下室外墙30m以上,基坑南侧与西侧均为河道,围护结构距离驳岸最近处为2. 60m。另外,基坑东侧分布有雨水管线、自来水管线、供电管线等,距离基坑较近,环境保护要求较高,详见图1。

1. 2 工程地质及水文地质概况

场地隶属长江三角洲太湖冲湖积平原中部,地貌形态单一,水系发育。场地原为村庄、农田,现已整平回填,表层有少量建筑垃圾,场地标高在1. 31 ~ 2. 89m之间,地势稍有起伏。场地各土层物理力学指标如表1 所示。

拟建场地对本工程建设有影响的地下水主要为潜水和微承压水,潜水主要赋存于表层粘性土上部的根孔、虫孔及裂隙中,其水量微小,富水性差,稳定地下水位标高为1. 15 ~ 1. 38m,基本同河水水位。微承压水主要赋存于粉土粉砂层中,富水性一般,微承压水稳定水位标高在1. 10m左右。

2 支护方案设计

由于本工程东侧在轨道交通的控制保护区内,轨道交通保护要求较高,在施工过程中只有严格控制基坑开挖卸载所产生的变形才能保证轨道交通设施以及周边管线等的安全。基坑分层分区开挖,2个地块间留土不挖,以减少基坑大面积开挖卸载对附近轨道交通隧道的不利影响。

如图2 所示,本基坑采用上部1 ∶ 1. 5 卸土放坡,下部 Ф1000@ 1200 钻孔灌注桩+ 内支撑的支护形式,桩间采用挂网喷浆保护处理,外加全封闭三轴搅拌桩止水帷幕止水,对于东侧邻地铁区段采用双排搅拌桩止水。支撑系统采用对撑加角撑支撑体系,并采用钢立柱下加钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支撑结构体系,坑内采用管井疏干降水+明沟集水井的排水方式。

3数值模拟计算与分析

3.1计算模型

利用FLAD3D软件采用三维数值分析方法研究3、4 号地块基坑联合支护施工对二号线区间隧道以及基坑本身的影响。根据圣—维南原理,基坑开挖对周边应力影响范围在开挖范围3 倍以内,因此计算范围在平面上选取为开挖部分的三倍,模型的平面尺寸为415m × 875m; 计算模型深度选取: 以地表水平线为基准向下延伸62m。

整体模型中,土体部分、地铁隧道、三轴水泥土搅拌桩和钻孔灌注桩等围护支撑结构部分采用六面体单元,节点总数314043,单元总数309296。其中土体与隧道衬砌结构均采用实体单元模拟,围护结构中的灌注桩与搅拌桩也采用实体单元模拟,支撑体系采用梁单元模拟。计算模型的底部采用全约束,侧面采用相应的法向约束。

3. 2 开挖过程模拟

基坑在开挖之前场地存在初始应力场,按土体自重应力场来模拟场地存在的初始应力场。初始应力场计算完毕后,以此为基础分析以下七个工况:

工况1: 初始地应力计算完成后,模型位移清零,放坡开挖至灌注桩顶标高,施工钻孔灌注桩与三轴搅拌桩;

工况2: 基坑开挖至地面下2. 2m,浇筑水平混凝土支撑,基坑周边超载20k Pa荷载;

工况3:基坑开挖至标高-4m;

工况4:基坑开挖至标高-5.5m;

工况5:基坑开挖至标高-7.0m;

工况6:基坑开挖至基底标高;

工况7:基坑浇筑底板。

3.3计算结果及分析

计算成果主要包括基坑开挖过程中基坑与隧道结构应力及变形在模型各监控点的变化,以及基坑开挖对地铁隧道及周边管线的影响。

本文采用有限差分法程序,模拟基坑开挖及底板浇筑过程,针对7 种工况条件下基坑围护结构以及对周边环境影响进行三维数值计算,特别是对地铁隧道及周边管线受到的影响进行分析。基坑部分计算成果如图3 所示。

( 1) 基坑计算结果

图3 为基坑底板浇筑后,基坑围护结构及支撑结构位移云图。围护结构、支撑以及留土区在周围土体压力、开挖卸荷作用下均表现出一定的变形。留土坡面由于南北两侧坑内土体隆起,造成留土区土体向两侧移动,引起沉降。围护桩变形都不超过8mm,由于长边效应,基坑中部围护桩变形较大,但都在控制范围内,基坑整体上安全可靠。

( 2) 隧道计算结果

地铁隧道计算成果如图4 所示。

图4 为基坑底板浇筑后地铁隧道总位移云图( 仅显示隧道位移,基坑模型未激活) 。从图2 可知,基坑距隧道平均距离约40m,基坑内开挖卸荷后坑内土体回弹对隧道影响较小。基坑长边效应影响下,导致地铁隧道朝基坑中部位移最大,但坑内留土区的存在对控制位移有一定作用,最大位移为1. 6mm,同时因为3 号及4 号地块基坑围护范围不同,地铁隧道在各方向上位移均偏向3 号地块。

4 监控点成果分析及与监测结果的对比

为了研究基坑开挖对周边环境特别是地铁隧道及临近管线的影响,参考施工监测点的实际布置情况,计算模拟过程中设置了多个监控点。

4.1立柱顶竖向位移分析

图5 为立柱顶6 个监控点的竖向位移曲线,其中横坐标的零点对应围护结构施工结束,曲线起点为支撑结构浇筑结束后立柱的沉降值,由图5 可以看出沉降值很小,各监控点位移除此工况外均表现为回弹( 位移正值表示回弹) 。

原因是基坑开挖卸荷后,坑内土体应力释放造成回弹,从而负摩阻力带动周边立柱隆起,且回弹增长迅速,在基坑开挖到基底结束后立柱回弹达到峰值,其中以位于基坑中部附近的立柱( L2 L3 L4) 回弹值最大,峰值达到14mm。由于浇筑底板后,坑底荷载增大导致回弹有所减小,而随着主体结构的施工,立柱所受荷载进一步增大,回弹将持续减小。

图6 为立柱竖向位移监测曲线,横轴代表支撑浇筑完毕向下开挖至底板浇筑的时间,从实际监测曲线来看,挖土卸载对立柱竖向位移的影响确实较大,前期回弹明显,中期位移变化趋于平缓,整体变化趋势与数值模拟结果的趋势大致相同,位移最大值达到12. 8mm。

4. 2 基坑开挖对周边管线的影响分析

基坑周边管线主要为路灯管线、雨水管线、自来水管线及供电管线等,主要集中在基坑与隧道之间,埋深在0. 5 ~ 1. 8m,距离基坑围护桩外边线最近3. 8m、最远12m左右。管线在各工况条件下位移曲线在如图7 所示。

基坑开挖后,围护结构背面土体下沉,埋深较大管线所受影响越大。由图7 可以看出,在基坑开挖初期沉降发展缓慢,而在开挖至标高- 5. 5m之后沉降发展迅速,开挖至基底标高后达到最大值。最终各管线沉降达到2. 4 ~ 3. 3mm。

图8 为基坑从第一层土方开挖开始至底板浇筑整个过程中周边管线竖向位移变化监测曲线,由图8 可以看出,第一层土方开挖后,围护结构两侧土体平衡条件被破坏,主动土压力增大,坑外土体向坑内侧移,随之造成管线沉降。开挖至支撑作业面后,施工支撑过程中,由于土方停止开挖,并浇筑支撑,进一步控制围护结构的变形,管线的变形趋于稳定,由于支撑的自重以及对围护结构的稳定作用,使坑外土体变形有一定的恢复,故沉降曲线中部出现下降段,位移整体变化趋势与有限元分析结果相近。

4. 3 基坑开挖对隧道的影响分析

基坑开挖不可避免对地铁隧道产生影响,图9为隧道监控断面上监控点位移曲线。

根据图9 所示,由于隧道整体结构刚度较大,整体变形呈现刚体位移为主,位移趋势朝向基坑方向并产生一定沉降。右线隧道由于距离基坑较近,隧道整体沉降值大于左线隧道,且水平侧移趋势更加明显。

图10 为区间隧道左线各段典型剖面监测点位移曲线,基坑开挖初期,由于留土区的存在,对抑制隧道水平位移作用明显,但随着开挖深度的加大,长边效应作用加大,隧道最大位移点仍出现在基坑中部附近,留土区的存在对位移最大值有一定减小作用。

4. 4 灌注桩内力变形分析

基坑设计采用同济启明星软件对支护桩进行内力变形计算,结果如图11 所示。桩身位移为典型的“鼓肚”型曲线,最大位移产生在桩顶下约5m处,位移达到10. 5mm,桩身最大弯矩达到822. 5k N·m。

图12 显示了灌注桩桩身在不同深度处的水平位移变化曲线,从图中可以看出,启明星软件计算出的位移曲线与现场监测得到的测斜曲线变化趋势基本相同,但是监测位移值明显大于计算值,最大监测位移达到13. 2mm,这主要由于现场施工时,基坑周围的载重车通行以及可能出现的过度堆载等造成的。因此对于变形敏感区域的现场管理至关重要。

5 结论

本文采用FLAC3D软件模拟了基坑开挖及底板浇筑过程,针对7 种工况条件下基坑开挖对周边环境的影响进行了三维数值计算与分析,得到如下结论。

联合支护基坑开挖对坑内土体的卸载作用影响明显,应力释放导致基坑底部土体隆起,带动周围土体向基坑内部移动,使周边管线与隧道结构产生一定位移。分坑施工,两坑中部留土区对控制隧道位移有一定作用。

通过现场实际监测数据与模拟结果进行对比,两者反映的位移变化规律基本一致,验证了有限元模型的可靠性,在工程实践中可通过数值模拟为提前预测各施工工况下基坑状态提供参考依据。

数值分析表明,3、4 号地块联合支护深基坑工程项目的设计方案是可靠、可行和安全的,对已经建成的苏州轨道交通2 号线区间隧道以及周边管线的影响在控制标准之内。目前,本基坑已顺利回填,2 号线也已正式运营,整个基坑施工过程安全可靠。工程实例证明,运用有限元分析基坑开挖对临近地铁的影响有一定参考作用。

摘要：中心城区的深基坑工程经常紧邻正在运营的地铁区间隧道,深基坑开挖需满足邻近地铁区间隧道严格的变形保护要求。本文以苏州某深基坑联合支护工程为研究对象,利用FLAC3D软件对深基坑的施工过程进行了模拟,对比分析了围护结构变形、周边管线以及轨道交通隧道变形的计算结果与监测结果,研究结果表明,坑内留土、分坑开挖并采用围护桩与支撑组合结构能有效地控制深基坑施工过程中的土体变形,对邻近地铁区间隧道的影响也在安全可控的范围内,对苏州地区类似基坑的围护设计和施工具有一定借签意义。

关键词：地铁区间隧道,深基坑,变形控制,数值模拟

参考文献

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临近隧道 篇3

以某隧道施工为例, 该新建隧道为中度风险隧道, 全长3500m, 临近既有线隧道, 线间距小于42m (净距d≤5B) 段约150m长, 既有隧道段落施工中曾有坍塌情况, 存在突涌水和围岩失稳的风险, 目前部分段落病害较严重, 新建隧道施工前须对既有隧道进行检测加固, 新建隧道加里东期侵入闪长岩地段, 埋深较大, 寒武系下统片岩夹有带状灰岩, 可能发育有岩溶、溶蚀现象。

2首先要充分提高对临近既有线及营业线施工安全的重视

在增建铁路修建过程中, 往往存在新建铁路隧道与既有隧道的间距较小的问题, 这就给施工单位, 特别是此类施工经验较少的技术人员、安全人员带来了一定的压力和挑战, 近年来由于一些施工单位对临近既有线施工不懂流程, 安全重视不足, 营业线上施工防护不到位和准备不充分等原因, 导致铁路运营中断和安全事故频发, 特别是施工企业造成的铁路交通一般C类事故频发, 给施工单位本身及社会均造成了一定的影响, 同时也干扰了正常的铁路运营秩序, 具体如下:a施工单位对营业线施工认识不足, 擅自施工, 施工质量控制不到位, 如12.23事故中施工单位未通知相关部门和单位, 擅自扒开道砟施工, 且回填不密实, 导致列车脱轨, 直接经济损失175万, 多起施工单位进人营业线后擅自上道、擅自更改或破坏铁路装置导致铁路交通一般C类事故;b.为了节约成本随意变更施工方案, 不严格按批准的方案设置防护措施, 导致运营中断, 如4.7事故中某施工单位在临近既有线施工边坡时, 导致土体掉入, 影响行车;c.施工单位对大型施工机械在邻近营业线施工作业防护、管理不到位, 施工安全预控预想不足。如:7.11事故中因大型设备触碰供电线短路放电, 影响24列动车晚点;d.现场监理及施工管理人员对营业线施工安全管理经验不足, 力度不够, 对违规施工现象只是口头警告, 未严格整改落实。由此可见, 加强对营业线相关知识的学习, 建立健全临近既有线施工组织机构, 充分提高管理人员及其他参建员工对临近营业线施工的安全、质量意识, 杜绝“黑施工”, 对项目的开局及施工至关重要。

3新建隧道施工前准备

3.1积极组织营业线施工相关培训

施工前要认真组织全员学习《铁路营业线施工及安全管理办法》和《铁路局营业线施工及安全管理细则》, 抓紧与建设单位联系组织临近既有线施工相关培训。临近营业线施工必须把加强人员培训, 提高人员安全意识和素质放到第一位。

3.2通过培训学习, 安排考试合格并选有经验、有责任心的安全员、防护员、领工员上岗。

3.3施工上场后, 施工单位抓紧进行与营业线产权单位的对接调查, 对临近的既有线相关资料、现状及天窗点等有个初 (转下页) 步了解, 提前对临近或在既有线上施工区域进行详细的管线调查。

3.4同时结合现场、图纸及相关临近既有线施工要求、文件等编制临近既有线施工安全方案及新建隧道的施工方案, 并积极上报审批, 审批后严格按审批的方案做好防护和施工。

3.5结合图纸要求及隧道施工特点, 提早选择有经验的检测单位和加固队伍, 对既有隧道150m段进行无损检测, 检测部位为拱顶、两侧拱腰及两侧边墙中部共5条测线, 重点查明二衬厚度、二衬背后空洞及脱空情况, 不密实情况, 现场裂纹渗水情况。

3.6结合检测结果对既有隧道进行加固

a.经过检测及调查, 结果为多处不密实, 3处脱空, 脱空深度最大为20cm, 1处二衬背后空洞, 空洞深约45cm, 1处边墙拱部轻微变形, 检测报告及时上报设计单位后按设计要求进行加固;b.既有隧道的加固要在断电条件下利用天窗时间作业, 既有隧道加固过程应采取措施避免破坏洞内设备;c.注浆加固前先根据既有隧道衬砌轮廓现场制作H125拱墙型钢钢架, 按1榀/m架设, 一次架设段落结合天窗时间按80m;d.背后脱空及空洞加固主要采用对既有隧道衬砌拱部背后压住水泥浆, 钻孔孔深50cm, 间距2m, 梅花型布置, 孔深为打穿二衬, 注浆压力不小于0.5mpa;e.对拱部小变形根据间距不同, 采用锚杆加固后喷砼回填, 施做隔墙。

4新建隧道临近既有线段施工要点

本新建隧道临近既有线段开挖施工采用三台阶预留核心土法, 上台阶设置临时横撑, 超前支护采用φ60管棚+φ42小导管, 双液注浆, 全断面采用工16型钢, 二衬采用C35钢筋砼, 除严格遵循设计相关要求和开挖方法外, 爆破作业往往对营业线施工造成一定的影响, 如何抓好施工中的爆破至关重要, 爆破施工要严格参考铁路局发的《临近营业线隧道爆破施工安全管理暂行办法》。

4.1对新建隧道采用静力爆破控制开挖。

4.1.1钻孔:挖掉周围土层, 直至爆破底部以下100~200mm。孔径采用直径φ38~42mm的钻头钻孔, 静力爆破的钻孔深度一般为1~2m, 装药深度为孔深的100%。孔距、排距布置见表1。

4.1.2装药, 静力爆破剂布孔要结合岩石硬度确定药量, 药剂要根据施工温度选择合适的型号, 并对药剂反应时间进行控制, 对向下或向下倾斜的眼孔, 药剂中加入22~32%的水拌成流质状后倒入孔内捣实, 粗颗粒药剂水灰比调至0.22~0.25, 粉末药剂水灰比调至0.32较好。对向上的钻孔, 用比钻孔直径略小的高纤维纸袋装入药剂, 装药长度为孔深的90%, 装药遵循“集中浸泡、充分浸透、逐条装入, 分别捣实”的原则。装药药剂布孔设计参数见表2。

4.1.3静力爆破要通过有经验的人观察岩石、药剂、拌和水的温度是否符合要求。

4.1.4静力爆破禁止边打孔边装药。

4.1.5新建隧道爆破作业危及营业线设备安全时, 爆破施工必须在“天窗”时间或要点进行。

4.2做好新建隧道的观测、超前地质预报和围岩量测工作

施工中严格把隧道超前地质预报及监控量测纳入正常施工工序, 由于该隧道可能有岩溶, 所以, 施工中要做好隧道溶岩特性的检测工作, 检查隧道是否存在空洞, 可以在隧道中设置超前钻孔, 断面中一般有4个孔, 孔的深度为30m左右, 施工时还要控制好孔的间距。在钻孔的过程中, 要对地质情况进行有效的掌握, 进行正确的描述与判断, 另外, 由于隧道地质条件的复杂性, 施工中不可预见的地质因素较多, 因此, 在施工中要根据施工揭示的地质情况和出现的地质问题, 对超前地质预报的密度、方法和位置做适当的调整, 以保证隧道施工的安全。

4.3新建隧道施工同时做好对既有隧道的巡视和监控。

既有隧道及新建隧道的观测监控由安质部设专人, 且对技术精通, 工作细心的人担任。

4.3.1既有隧道监控测量, 在每次新建隧道爆破施工后, 由专人对既有隧道内进行观察, 观察的内容包括:墙壁有无松动情况, 墙壁有无新增渗水或漏水点, 原有渗水或漏水点水量是否增大, 墙壁有无凸起现象, 墙壁上有无新增裂纹或裂缝原有裂纹或裂缝是否有增大趋势等, 逐一进行记录, 并及时反馈给主管工程师。

4.3.2监控量测数据统计和分析, 将量测记录及时录入计算机系统, 根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移一时间的关系曲线.若位移一时间关系曲线出现如图1。

4.3.3所示反常现象, 表明围岩和支护已呈不稳定状态.麻加强支护, 必要时暂停开挖并进行施工处理。

4.4结合现场实际, 必要时经四方会勘, 增设隧底上鼓, 围岩压力等量测项目。

4.5施工中遵循“光面爆破、支护紧跟、监控量测、及时反馈修正”。

4.6施工前制定切实可行的应急预案, 确保施工期间既有线的运营安全和新建隧道的施工安全。

4.7新建隧道施工过程中, 对临近既有隧道一侧结合地质情况, 必要时报设计进行支护加强。

结束语

目前在我国增建铁路施工中, 临近既有线隧道施工技术应用已较为普遍, 它不仅保障了新建铁路隧道施工的质量, 还确保了临近的既有铁路运营安全, 但往往由于有些施工单位对临近既有隧道施工没有一个系统的认识, 对临近既有隧道的安全、关键点把握不足, 认识不足, 落实不到位, 导致了一些施工返工和安全、质量事故。因此我们在对此类工程施工中, 一定要区分其与远离既有线施工的不同之处, 施工单位在施工过程中要把临近既有线施工安全放到首位。

参考文献

[1]刘石城.邻近电气化铁路营业线施工安全事故分析及对策.

临近隧道 篇4

随着城市化进程加快,基坑周边存在地铁隧道的情况将难以避免。基坑大面积降水将引起的周边土体的应力变化,这必将对运营期间隧道的变形产生不可忽略的影响。特别是在进行深基坑开挖时,由于降水深度较大,其对隧道的影响更为显著。

为保证基坑降水的顺利进行,通常需在基坑周边布置止水帷幕,以隔断基坑内外水力联系。然而目前对于基坑止水帷幕的研究多集中在不同帷幕工况下周边土体渗流场的分布特性及周围环境沉降变形情况,鲜有报道在不同帷幕深度下,基坑降水开挖对周边隧道、管线的变形、受力特性差别。事实上在不同帷幕深度作用下,基坑在降水开挖过程中,其周边管线、隧道变形、受力特性有所差别,因此就有必要研究不同帷幕深度下,邻近隧道、管线的变形、受力差异,从而确定最优帷幕深度。

1 数值模拟

1.1 模型尺寸

拟建场地位于深圳市福田区新洲路东侧,主楼拟建为24层,4层地下室,基坑开挖深度约18 m。场地南侧用地红线边界与一个既有地铁隧道边界水平距离仅6.2 m,此段地铁隧道为盾构式隧道,深约16 m,左右线隧道中心距12.5 m,与基坑开挖边线距离也仅约10 m。

为了最大程度地减小对地铁隧道的影响,该基坑设计采用咬合桩+内支撑支护体系。桩径ø1200,配筋桩中心距2000mm;内支撑采用钢筋混凝土支撑,竖向布置2道支撑,首道支撑标高(相对于地面)为-2.400m,支撑截面尺寸为0.6m×0.8m;二道支撑标高为-9.500m,支撑截面尺寸为0.6m×0.8m,支撑横向间距约为5～9m;基坑顶部设一道冠梁,冠梁截面尺寸为1.0m×0.8m,基坑腰梁采用1.0m×1.0m钢筋混凝土腰梁。对于止水措施,基坑设计采用排桩+旋喷桩咬合桩。基坑的坡顶及坡脚设置300 mm×300mm的砖砌排水沟,并在基坑角点位置共布设8个集水井,用以及时排走基坑积水。

图1展示了断面的分析模型。模型边界与基坑的距离不小于2H(H为基坑深度),与地铁隧道平行的模型边界与隧道水平距离大于h(h为隧道底深度);模型底边界与基坑底边的距离大于2H(中风化花岗岩层底)。断面基坑宽度为40.1 m。基坑外侧设均布荷载20 kPa。

1.2 材料特性

在有限元分析中,基坑支撑、基坑围护和地铁隧道衬砌等均假设为线弹性体,其材料参数见表1。隧道外径6m,厚0.3m。围护结构简化为等厚连续墙,深度为24m。其厚度按照与钻孔咬合桩在其主要受力方向(基坑围护面的法线方向)的抗弯刚度等效得到,计算公式为:

式中:D为钻孔桩桩径;t为配筋桩净距。经计算等厚连续墙的厚度为848mm。两道支撑截面尺寸为0.6m×0.8m,横向间距为9.0 m。

各土层则假设为弹塑性体,材料的破坏准则采用莫尔-库仑准则。通过综合勘察报告及工程实践,采用土体材料参数见表2,其中弹性模量取4倍变形模量。

1.3 边界条件

模型所有边界均为位移边界条件,其中上边界为自由边界,下边界Y方向位移固定为0,左右边界X方向位移固定为0。

1.4 施工工况

根据数值分析需要,将施工过程划分为表3所示工况。为了研究不同帷幕深度下基坑降水开挖引起的邻近双线隧道变形、受力响应特性,本文设置三组不同帷幕深度进行基坑降水开挖模拟,施工止水帷幕深度分别为18m (基坑深度)、20m (素桩深度)和24m,以此模拟围护结构的不同止水效果,分析因水位变化引起的隧道结构变形和内力,分别按照表3所示工况进行基坑开挖模拟。

2 结果分析

2.1 场地水压力分布特性

不同帷幕深度水压力云图如图2-4所示。

本文将从隧道弯矩、剪力和变形三个方面进行研究,以全面反映在不同止水帷幕深度情况下基坑降水开挖引起的邻近双线隧道变形与受力特性。

图2-4中,当坑内水位降至基底高程时(即表2,3中工况四),帷幕深度为18,20,24(m)情况下,数值模型所得到的场地水压力分布图,3种帷幕深度最终状态下坑外水位在基坑壁处标高分别为-16.9,-14.6,-13.2m,与开挖前水位相比下降了10.6,8.3,6.9m。坑外水位下降高度随着帷幕深度的增加而不断减小,这是由于随着止水帷幕深度的增加,坑内降水过程其渗流路径不断增长,水头损失也随之逐渐增大,因此最终状态下坑内坑外所需平衡水头差也就更大。

但值得注意的是坑外水位下降幅度会随着止水帷幕的增加而逐渐会达到稳定,根据模拟结果当止水帷幕深度从18m增长至20m时,水位下降幅度减小了2.3m,每增加1m止水帷幕能减小1.15m地下水位的下降,而当止水帷幕深度从20m增长至24m时,水位下降幅度仅为1.4m,每增加1m止水帷幕仅能带来0.35m地下水位的下降,因此从施工经济效益角度来讲,一味地增加止水帷幕的深度并不是合理的。在本工程中24m的止水帷幕深度,即24/18=1.33倍的基坑开挖深度是比较合适的止水帷幕深度。

2.2 邻近隧道变形规律

如图5,6所示为在不同止水帷幕深度下,基坑开挖至坑底时邻近双线隧道最大横向及竖向变形图。从图中可看出邻近双线隧道横向及竖向变形均随着止水帷幕的减小而增大,但变化程度较小,最大变形差值不超过1mm。这主要是因为不同帷幕深度情况下,其隧道附近其水位高度差别较小,所引起的有效应力差别较小,既而导致邻近隧道最大变形差别较小。值得注意的是,在工程实践中,如果施工控制不严格,实际的基坑止水帷幕深度会比设计值的小,从而增加了坑外水位的降深,导致临近隧道发生更大的变形。

此外,根据计算结果可以发现,右线隧道由于其更加靠近基坑,受到基坑开挖卸荷影响,右线往基坑方向的横线变形要显著大于左线隧道,其最大变形是左线隧道最大变形2.5倍左右,但两线隧道由于其竖直方向应力差别较小,因此两隧道最大沉降变形基本一致,均在3.5～4mm左右(图5,6)。由于基坑开挖过程中邻近隧道其横向变形较为敏感,因此在基坑开挖过程中应重点关注近侧隧道其横向水平变形状况。

2.3 邻近隧道最大内力变化规律

如图7-9所示为在不同止水帷幕深度下邻近隧道最大内力变化规律图,从图中可看出总体上靠近基坑开挖侧的右线隧道其最大弯矩、最大剪力及最大轴力要显著大于左线隧道相应值。在不同帷幕深度下邻近两线基坑其最大内力变化规律有所差别,对于左线隧道而言,在不同帷幕深度下,其内力基本一致;对于右线隧道而言,不同帷幕深度下,隧道最大弯矩及最大剪力基本一致,但最大轴力有所差别,其最大轴力随着帷幕深度的减小而减小。不同帷幕深度下邻近双线隧道最大内力变化规律主要由基坑降水结束时相应隧道位置处的水位高度决定的。对于左线隧道,不同帷幕深度下基坑降水结束后隧道周围其水头高度基本没有变化,因此左线隧道其所受外部荷载基本一致,相应其最大内力也就基本没有变化;对于右线隧道而言,基坑降水结束之后,不同帷幕深度下隧道周边其水头高度有所差别,水头差大概在1m左右,因此在不同帷幕深度下,右线隧道所受水头压力有所不同,导致隧道管片所受最大轴力有所差别(约10kN/m),由于隧道所受水头压力垂直于隧道管片,其主要影响管片所受轴力大小,对弯矩及剪力影响较小。

3 结论

本文利用数值模拟的方法,研究了不同帷幕深度下基坑开挖对临近双向水平隧道的影响,得出如下结论。

(1)基坑外水位下降高度随着帷幕深度的增加而不断减小,但是下降幅度会随着止水帷幕的增加而逐渐会达到稳定,基于本工程1.33倍的基坑开挖深度是比较合适的止水帷幕深度。

(2)邻近双线隧道横向及竖向变形均随着止水帷幕的减小而增大,但变化程度较小,最大变形差值不超过1mm,其变形值对止水帷幕深度不敏感。

(3)远离基坑开挖侧的隧道其内力受止水帷幕深度影响较小,近侧隧道其最大轴力随着止水帷幕的增大而增大,其最大轴力差值主要与隧道处水头压力变化值有关。

参考文献

[1]郑永彬.深基坑施工过程中的质量事故及预防[J].中国新技术新产品,2010(15):165-165.

[2]林巧.滨海软土地基超大面积浅基坑支护技术工程实践研究[J].岩土工程学报,2014,36(S1):109-117.

临近隧道 篇5

随着我国城市化的快速发展, 城市建设正在向纵向发展, 地下空间的利用将会越来越多。然而, 由于受到空间、既有建筑物等的影响, 传统的桩锚支护形式及桩加内支撑等支护形式往往不可行, 本文介绍的双排桩支护体系为基坑支护提供了一种新的选择。

1工程概况

广州市天河区林和村改造项目B区建设地点位于广州市天河区林和东路林和村, 基坑周长约739 m, 开挖面积约29 514 m2, 开挖深度8.4～14.7 m, 场地东侧有地铁1号线通过, 最近处距离基坑支护边线仅5.6 m, 沿线地铁埋深2.5～6 m, 分为明挖段和暗挖段。该范围基坑支护体系不能采用传统的桩锚支护体系, 同时由于受到基坑形状的限制, 难以采用桩加内支撑支护体系。因此, 在该范围采用了Φ1 200@1 400 mm双排旋挖桩支护体系, 并在双排围护桩的外排桩内设置了竖向预应力锚定锚索, 锚索进入桩底7.5 m, 基坑内侧预留了土台。工程地质及施工剖面图见图1。

2 工程地质条件及水文地质

场地岩土层有第四系人工填土层 (Qml) 、残积层 (Qel) 粉质黏土, 下伏基岩为白垩系 (K) 泥质粉砂岩。其中靠近地铁侧地层主要为上部2～4 m的填土层, 中间4～8 m的粉质黏土层, 其下为泥质砂岩层, 且一般全风化及强风化层较薄, 距地面6～12 m即进入中风化岩层。

地下水埋深0.15～1.70 m。地下水类型可分为孔隙潜水和基岩裂隙水 (裂隙承压水) 。孔隙潜水主要赋存于填土层中, 以大气降水的渗入补给为主。基岩裂隙水属承压水, 主要沿泥质砂岩风化裂隙带分布, 一般分布在岩面附近和浅部裂隙发育带, 由孔隙水渗入补给和径流侧向补给为主, 富水性较弱。

3 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

其中, 预留土台区的施工流程为:

(1) 平整场地, 施工搅拌桩。

(2) 施工双排旋挖桩、桩间止水旋喷桩、压顶板及锚定预应力锚索。

(3) 分层开挖基坑土方, 施工土钉、微型钢管桩, 预留土台表面喷射100 mm厚的混凝土。

(4) 施工负一层结构及支撑体系。与水平撑连接的主体结构施工≮40 m, 且≮5个柱跨。

(5) 开挖预留土台, 施工结构底板, 支护结构与地下室侧壁间砌筑200 mm厚砖墙, 施工防水层及地下室侧壁, 施工负一层结构梁板。

(6) 主体结构混凝土强度达到设计强度70%以后拆除混凝土支撑, 施工其余主体结构。

4 主要技术措施

(1) 根据设计及地铁保护的要求, 该工程支护桩靠近地铁侧的双排桩及地铁隧道附近20 m范围内的围护桩禁止采用冲孔工艺施工, 因此, 该工程东侧临近地铁位置的围护桩采用旋挖工艺施工。

(2) 由于场地限制, 同时考虑到地铁隧道上方不能有重型机械长期加载, 因此, 在施工顺序上先安排外排桩施工, 再安排内排桩施工, 施工机械全部布置在基坑内侧, 以减少围护桩施工对地铁隧道的影响。

(3) 双排桩旋挖桩施工必须注意以下事项:①围护桩均采用跳桩法施工, 至少跳3条施工1条, 待先期施工围护桩强度达到设计强度的70%以上后, 方能进行相邻围护桩的施工。②旋挖机底盘的地基必须可靠, 可以考虑垫钢板, 防止旋挖机在磨岩时倾斜或沉降。③旋挖机挖出的泥土必须及时清理外运。④在砂层时的进尺和提升速度要适当放慢, 提斗时注意泥浆的及时补充。⑤成孔过程中不能随意移开旋挖机的底盘, 否则需重新定位。⑥由于旋挖机成孔速度快, 必须提前制作旋挖机成孔桩的钢筋笼。⑦旋挖机终孔后立刻通知监理验收, 验收合格后预报预拌混凝土, 在得到混凝土搅拌站通知后再下钢筋笼, 从终孔到开始浇注混凝土的时间≯2 h, 若间隔>2 h则需要量孔深, 必要时再用旋挖机清孔。

(4) 采用信息法施工, 制定针对性的监测方案, 有针对性地进行监测控制。在施工前做好监测计划, 施工过程中做好对应项目的监测工作, 及时收集数据并进行分析, 根据监测情况调整施工方法。该工程的监测工作主要分为两个方面, 一是常规的基坑监测项目, 例如围护结构顶位移、围护结构变形、地下水位、地面沉降、建筑物沉降等;二是地铁区间隧道的变形监测。上述两项监测工作分别由业主委托不同的监测单位进行。

(5) 由于是新型支护体系应用于工程实践, 施工前针对可能出现的基坑危险源制定了相应的应急处理措施。

(6) 由于该位置的施工涉及到公共交通设施 (地铁) 的安全, 因此, 必须进行严格的施工质量控制。开工前, 必须制定严格的质量检测计划;在施工过程中, 必须按要求进行质量控制。

(7) 由于该位置基岩岩面比较高, 基本埋深6～12 m, 且岩石强度较高, 因此, 施工机械选用进口的宝峨25型旋挖桩机, 以确保成桩过程中机械作业稳定进行, 避免震动对地铁区间安全造成不利影响。

5 效果检验

(1) 该工程常规检测全部合格, 围护桩低应变检测全部为Ⅰ类桩, 预应力锚索抗拔检测、喷锚厚度检测等项目检测全部符合要求。

(2) 该项目基坑监测报告显示, 双排桩支护范围的基坑变形符合设计要求, 具体见表1。

同时, 根据业主委托的地铁监控单位的监测资料, 地铁隧道在基坑范围内的最大变形保持在4 mm以内, 变形控制得很成功。

6 双排桩支护体系的优缺点

6.1 双排桩支护体系的优点

(1) 双排桩支护体系的适用性好, 适应范围广。该新型支护体系适用于基坑周边存在建 (构) 筑物或管线, 导致锚索施工无法进行, 同时基坑自身特点决定了不宜设置内支撑或者设置内支撑成本较高的深基坑工程。在林和村改造项目中, 该支护体系是应用于东侧靠近地铁一号线区间, 当然一般条件下的基坑支护也可以采用双排桩支护体系。

(2) 基坑内无结构, 有利于土方开挖及主体结构施工的组织。双排桩支护体系内无内支撑、锚索等支护结构。对于土方开挖来讲, 该支护体系的基坑土方开挖可以完全根据土方和机械的自身特点进行安排, 无需考虑支护体系和基坑的配合, 支护体系一旦形成后, 土方开挖即可全面展开, 不受限制。对于主体结构的施工来讲, 由于结构的施工不需考虑与内支撑及立柱的施工配合, 更容易保证主体结构的施工质量及进度。

(3) 支护效果好, 对周边建 (构) 筑物的安全有益。双排桩支护结构是由前后排桩+桩顶冠梁及连梁组成的结构体系, 充分利用了空间效应, 具有较大的侧向刚度, 可以有效地限制支护结构的侧向位移。

(4) 该支护体系侵入外部地下空间范围小, 给外部空间的利用带来了方便。

6.2 目前双排桩支护体系的不足之处

(1) 双排桩支护体系的设计计算模型尚不成熟, 其合理性尚难以确定, 支护结构的设计计算很难进行有针对性的成本节约。

(2) 目前双排桩支护体系还没有被广泛运用, 很多施工也只是半理论、半经验性地进行, 基坑安全尚存在不确定因素。

(3) 鉴于该支护体系的特殊性, 从经济角度来讲, 其适用性存在一定的范围, 需要进一步研究确定。

7 结语

随着对城市地下空间的开发, 双排桩支护体系给空间受限、工况复杂的工程的支护形式提供了一种新的选择。在广州市天河区林和村改造项目B区工程中, 通过严格的施工工艺控制和针对性的技术措施, 确保了工程的顺利实施, 达到了保证地铁安全的目的。

参考文献

[1]JGJ120—99, 建筑基坑支护技术规程[S].

[2]DBJ/T15-20—97, 广东省标准建筑基坑支护技术规程[S].

临近隧道 篇6

随着中国城市化的进一步深入，城市基础设施建设也迎来了发展高峰期，地铁轨道交通由于其在经济、空间利用等方面的一系列优势，成为各大中型城市公共交通的最佳选择。作为城区地铁建设最主要的施工方法，盾构隧道施工对于已有建筑物的影响不容忽视。诸如北京这样的超大型城市的城区存在着大量的老旧建筑，有些更是历史文物建筑，而要在这些地方进行盾构隧道开挖，必然要考虑施工给这些建筑物带来的影响甚至是危害，这就需要对这些建筑在隧道开挖情况下的保护措施进行研究。

1 导致建筑物破损的原因

大量工程经验表明，盾构隧道开挖会引发周围土体的变形，从而影响临近建筑物的地基基础，间接导致建筑物的变形，当建筑物自身不能抵御变形带来的影响时，建筑物就会发生破损，轻者出现裂缝，重者造成房屋严重倾斜甚至倒塌[3]。上海地铁4号线的涌水流砂事故造成周边建筑物严重倾斜，丧失使用功能，经济损失重大。相关研究表明，盾构隧道开挖过程对土体的影响主要是对原状土造成扰动，使得土体的应力分布、孔隙水压及颗粒排布发生变化，使得土体的性状出现很大的改变，进而导致土层发生变形[1,2]。盾构隧道开挖引起周围土体发生变形的另一个原因是盾构掘进过程中掌子面和盾尾空隙会导致周围土体出现地层损失。

2 保护措施

实际工程中对隧道施工周围的建筑进行保护的措施主要包括盾构施工控制方法和地面保护两种途径。

2.1 盾构施工控制方法

首先选择合理的盾构机型。目前用于在砂土和粘土中进行隧道开挖的盾构机类型主要分为土压平衡盾构和泥水盾构。土压平衡盾构适用于粘土地层条件，当土压平衡盾构在粘土中掘进时，由于粘土的黏性，粘土在传送带传送时连续性比较好，易于控制掌子面的稳定，而当土层中有砂土存在时，土体在传送带上传送的连续性较差，掌子面的稳定不好掌握，易于造成掌子面前方土体出现较大沉降。而泥水盾构通过在刀盘前面设置密封舱并加入泥浆来平衡掌子面前方土体的压力，由于使用泥水处理系统，能够迅速有效的控制开挖面的支护压力，减少地面沉降，因此其对于砂土、粘土都能很好的适应。因此需要根据地质勘察针对不同的地质条件选择合理的盾构机型，这是保证对周围土体较小干扰的先决条件。这里需要注意，由于添加了泥水处理系统，泥水盾构对场地面积要求比较高，相应设备的购置费用也较土压平衡盾构高出很多。因此应在满足土层变形要求的情况下综合考虑各种因素进行选择[4]。

其次是控制盾构机掘进过程中的土层变形。这类方法通过对隧道掘进过程的控制减少带来的周围土体的地层损失，应用比较广泛，对于掌子面前方土体可以通过减少提供支护压力过程所需时间即灵敏地平衡前方土体的压力来达到减少地层损失的目的，对于盾尾空隙导致的地层损失可以通过及时施加衬砌并且严格注浆的方式进行控制。

经验表明，盾构施工控制方法通常情况下效果较好，并且比较经济，对土体扰动小。但在一些比较特殊的条件下，隧道施工控制方法有可能效果不佳或者费用高昂，这就需要考虑在地面上采取措施对结构物进行保护，可以称这些方法为地面保护方法。

2.2 地面保护方法

这类方法按其作用机理主要分成三类:

第一类是阻断隧道开挖对临近建筑物的影响，主要有注浆法、冰冻帷幕法及隔断桩法。这些方法是通过对隧道周围土体进行注浆或者使其孔隙水冻结来加大土体的刚度以及在隧道和结构物之间设置隔断桩来隔断隧道开挖对结构物的影响。不过这几种方法大都在隧道开挖前就对隧道周边土体进行处理，其效果在掘进完成之后才能看到，既有可能低估影响而导致保护措施效果不佳，又有可能高估影响而造成较大浪费。

第二类是通过对结构物的加强来提高其抵抗地层变形的能力，主要通过加强建筑物的结构性或进行桩基托换来抵抗或消除隧道开挖引起的地表差异沉降导致的结构物不均匀沉降。这类方法的缺点和第一类比较相似，不同的是这类方法是在隧道开挖之前直接对结构物进行处理。

第三类是在隧道开挖过程中通过对结构物进行位移补偿而达到消除其差异沉降并降低结构物破坏的可能性。这类措施处理及时、效果显著，近年来受到高度关注，大致有以下两种:

1)对结构物进行顶托补偿结构物的沉降。

这种方法的特点是通过在结构物下方添加支撑装置(例如液压千斤顶)，当地表发生不均匀沉降时，通过控制遍布结构物下方的支撑装置来补偿结构物基础的差异沉降，比较适用于基础外露的结构。在巴塞罗那地铁9号线的建设过程中，盾构需要下穿位于主城区交通繁忙的Ronda Litoral高速公路，实践中采用液压千斤顶顶托补偿桥面沉降来保障高速公路的安全[5]。桥周围的地表沉降最大值高达40 mm，而桥面最大沉降量大致在5 mm左右，而差异沉降更低。可见，液压千斤顶的顶托作用对桥面的沉降补偿效果非常明显。但这种方法主要适用于桥梁等基础外露的结构物，使用范围比较有限。

2)补偿性注浆。

这种方法在隧道开挖过程中观测地层和结构物的位移变形，当变形超过限值时在隧道和结构物之间进行注浆来补偿隧道开挖造成的地层损失继而达到保护结构物的效果。这种方法需要在隧道开挖过程中密切监测地表和结构物的位移变形情况。在英国Jubilee延长线隧道掘进过程中，对隧道邻近的历史文物建筑(大本钟)的保护采用补偿性注浆的方法，取得了非常好的效果[6](见图1)。业主规定施工过程中在距地面55 m高度处的倾斜量必须限制在25 mm以内。当该处的倾斜量超过15 mm时，则立即采用注浆措施补偿不均匀沉降。从图2可以看出采用补偿性注浆倾斜量得到了很好的控制，大本钟最后也安然无恙。

3 结语

介绍了隧道施工过程中对临近建筑物的保护措施，在实际工程中具有一定借鉴意义。实际工程中，应根据保证满足变形要求的前提下进行合理的选择。首先应采取的方法是隧道施工方法，高质量的施工是最有效而且最经济的，必要时辅助以地面保护措施，往往能够起到很好的效果。

参考文献

[1]易宏伟,孙钧.盾构施工对软粘土的扰动机理分析[J].同济大学学报,2000,28(3):277-281.

[2]张庆贺,朱忠隆,杨俊龙,等.盾构推进引起土体扰动理论分析及试验研究[J].岩石力学与工程学报,1999,18(6):699-703.

[3]张云,殷宗泽,徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报,2002,22(9):388-392.

[4]琚时轩.土压平衡盾构和泥水平衡盾构的特点及适应性分析[J].工程机械,2007,38(12):20-22,131-132.

[5]Mair R J.Research on Tunnelling-induced Ground Movements andTheir Effects on Buildings-Lessons from the Jubilee Line Exten-sion[C].Response of Buildings to Excavation-induced GroundMovements,Special Publication 201,London,2003:3-26.