淺埋暗挖法隧道側穿樁基數字模擬分析

何李

摘 要：文章結合某地鐵暗挖隧道近距離下穿市政天橋樁基的工程實例，對隧道開挖過程中引起周邊地層擾動導致建筑物的沉降進行了理論分析，并通過合理的簡化與假設建立起二維有限元計算模型，將分析結果結合淺埋暗挖法理論，提出了合理的保護措施和技術手段以指導現場施工。

關鍵詞：淺埋暗挖法；地鐵隧道；側穿樁基；模擬分析

中圖分類號：U455.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0132-02

Abstract： based on the engineering example of a subway undercut tunnel passing through the pile foundation of a municipal overpass， this paper makes a theoretical analysis on the settlement of the building caused by the disturbance of the surrounding strata during the excavation of the tunnel. Through reasonable simplification and assumption， the two-dimensional finite element calculation model is established， and the analysis results are based on the theory of shallow-buried underground excavation method， and reasonable protection measures and technical means are put forward to guide the site construction.

Keywords： shallow excavation method； subway tunnel； side through pile foundation； simulation analysis

淺埋暗挖法隧道施工時，對周邊地層存在一定的擾動，當期近距側穿橋梁樁基時其影響更不可小視，地鐵隧道因地層擾動引起地應力重分布對周邊橋梁樁基、房屋、管線等建構筑產生危害的情況時有發生，故在設計階段必須對隧道對周邊建構筑物產生的影響進行認真分析，提前采取措施對既有建構筑物進行保護[1-5]，本文通過某淺埋暗挖法區間隧道側穿市政天橋的數值模擬分析、設計及施工介紹，對后期類似案例提供一定經驗參考。

1 工程概況

1.1 設計概況

本區間起點處車站為側式站臺站，線間距4.8m，線間距逐漸變為17m，區間終點處車站為島式站臺站，站前設停車線，區間隧道均采用淺埋暗挖法施工，左線為單洞雙線，右線為單洞單線，左線開挖尺寸11.9m×9.2m（寬×高），右線開挖尺寸6.2m×6.5m（寬×高）。在離區間終點約200m處左右線均側穿一座市政天橋樁基，左線與樁基最小凈距約0.95m，覆土厚度約15m；右線離樁基最小凈距約4.2m，覆土厚度約16.5m。

區間側穿人行天橋橋長48m、橋寬4.5m，上部結構為鋼梁，基礎為混凝土樁基礎，樁徑1m，中間橋樁長17m，兩側橋樁長15m。

1.2 穿越段工程地質、水文條件

區間隧道開挖范圍內主要為粉質黏土、其上主要為雜填土，根據地下水賦存條件，地下水類型主要有第四系孔隙承壓轉無壓水和上層滯水。含水層主要分布于第四系中更新統下荒山組地層中，其巖性主要為粉砂、細砂、中砂、粗砂、礫砂等砂類土，偶夾黏性土層，埋深較深，含水層厚度大于33m，底部深度未揭露。主要受大氣降水入滲補給，排泄方式主要為蒸發。勘察孔隙潛水穩定水位埋深為23.10～47.80m（高程范圍110.78～127.38m），屬于無壓區，對隧道施工影響不大。

2 數值分析

根據實際情況建立三維有限元模型進行計算分析，橋梁承臺、樁基采用SOLID45單元模擬、地層采用SOLID45單元模擬，隧道初支采用SHELL43單元模擬、隧道二襯采用SOLID45單元模擬，模型如圖1、圖2所示。

2.1 豎向位移分析

根據隧道施工過程，選取了左線隧道建成及左右線隧道建成兩個特殊工況豎向位移云圖如圖3、圖4所示。

隨著施工進行，樁頂沉降不斷增加，左線施工完成時，樁頂沉降為5.9mm，右線施工完成后，樁頂沉降增加至8.6mm。

2.2 水平位移分析

根據隧道施工過程，選取了左線隧道建成及右線隧道建成兩個特殊工況水平位移云圖如圖5、圖6所示。

隨著施工進行，樁頂最大水平位移為3.5mm。

3 工程措施

（1）左線施工時對右側上下兩導坑進行全斷面超前深孔注漿加固，上導坑加固范圍為隧道初支外擴0.9m，下導坑加固范圍為隧道初支外擴2m。

（2）加強支護，格柵鋼架間距0.5m。

（3）施工前，對該建筑物進行一次普查，對其橋面結構型式、樁基基礎、及和隧道的平面和立面關系等方面進一步核實。

（4）在施工前對橋梁進行安全評估，取得其能承受的沉降和差異沉降的有關數據。

（5）對隧道通過和影響地段進行空洞普查，對查出的空洞采取注漿或其他措施回填，保證回填密實。

（6）左右線掌子面拉開足夠距離，待左線穩定后方可進行右線隧道開挖。

（7）隧道通過或鄰近地段，從超前加固措施、開挖方法、支護手段、回填注降等方面制定專門的措施。

（8）做好拱頂沉降、收斂、地表沉降、橋梁沉降和差異沉降等監控量測工作，如發現沉降或收斂偏大或異常，應立即停止開挖及時注漿和補注漿。

（9）隧道的不同施工階段對總變形值進行目標分解，

分解到不同施工階段進行控制。

（10）根據監控量測結果加以整理和分析以指導和修正施工參數。

4 結束語

目前，我國地鐵建設正大步向前，地鐵隧道側穿或下穿建筑的工程將會越來越多，因其施工難度一般都較大，往往成為整條隧道建設的關鍵節點。通過本隧道側穿市政橋梁樁基的成功實例，提出如下建議：

（1）對暗挖隧道

施工采用合理的計算分析模型，針對各種施工工況對地層、結構的影響進行針對性的分析，將計算結果結合淺埋暗挖法理論及工程實際情況提出相應措施以指導施工。

（2）針對隧道近距離通過既有樁基時，在采取超前深孔注漿等措施后，可有效控制樁基沉降在10mm之內，通過加強監測可有效保證工程安全實施，降低風險等級。

（3）淺埋暗挖法施工隧道，應盡量拉大左右線掌子面距離，減少左右洞開挖相互影響的效應，高度重視施工現場的監測，根據對隧道及地面建構筑物的監測情況及時調整施工參數，實施動態施工。

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