淺析地下結構施工對周邊地鐵隧道影響分析

周捷 劉燕

摘 要：本文以某工程的地鐵隧道空間結構為例，借助于有限元分析軟件對整個工程項目的多個關鍵部位在不同工況下的受力情況進行全面分析研究，希望本文對從事地下結構施工或者隧道受力分析研究的工程技術人員有所幫助。

關鍵詞：地下結構;地鐵隧道;隧道;地下結構施工;影響分析;有限元分析

1 研究對象簡介

以某工程為研究對象，該研究對象呈長方體，其中包含貿易商場、停車場以及消防工程等等，項目的總建筑面積約25萬平方米，地下部分分為上下兩個部分，主體部分的尺寸為340mX650m。整個建筑體的結構以鋼筋混凝土框架為主，整個工程中未設置變形縫，局部設置有剪力墻結構，基礎以筏板為主。

2 有限元分析模型構建

在有限元模型中，所有基礎構件的尺寸均嚴格按照工程實際參數進行設置，其中地下結構的底、中板厚度分別是0.5米和0.3米，地下支柱的尺寸選用0.75m見方尺寸，基坑圍護樁直徑為0.8米，選用D25錨桿，隧道墻壁厚度為0.3米。整個模型的尺寸最后設定為90X24X40m，在模型的底面和側面施加水平和豎向約束，頂部不施加任何約束。本項目采用明挖法進行工程施工，基坑開挖深度15米。

3 數值模擬分析結果探究

3.1 基坑周邊的最大沉降量分析

通過數值模擬分析可以得知，隨著基坑的開挖，基坑周邊的土體會沿著基坑的方向緩慢移動，但是這種運動位移并非是無限延伸的，由于圍護樁的設置，土體受到一定阻礙作用，其會呈現出豎直方向位移量先緩慢增加，然后逐漸趨減至零的趨勢，而且最終會呈現出凹凸不平的波浪狀形勢，直至基坑開挖接近尾聲其才展現出微乎其微的沉降值，其測量沉降值遠遠小于兩個數量級。

3.2 基坑維護結構的水平位移量分析

從整個模擬施工過程來看，基坑圍護結構的水平位移量會隨著開挖的進行而持續增加，經過實際測量可以得知，其整體位移范圍量在0.035～0.048m范圍之內，因此查閱相關的施工規范和行業標準可以得知，基坑圍護結構的施工制作是符合規范要求的，因此可以在實際的工程中進行實施。

3.3 地下隧道襯砌位移情況分析研究

從整個數值模擬分析過程來看，地下隧道襯砌豎向位移的最大位移量出現在工程的施工最后階段，通過計算可知其數值大概為0.0113m，此時基坑的開挖深度達到了工程要求的最大值15m，由此可以判斷出，此時是整個施工過程對周圍土體影響最為嚴重和明顯的階段，當然從計算結果上看周圍土體的卸載量也達到了相應的峰值，因此周圍土體也呈現出堆積最大值。其次，由隧道襯砌橫向位移分析可知，地下隧道的襯砌水平位移值出現在隧道襯砌拱腰的兩端，并且水平的變化趨勢均朝隧道內側，隧道兩側水平位移相似。伴隨著施工進度的向前推進，水平位移也會逐漸呈現變大的趨勢。由以上計算分析可知，工程初期的基坑橫向變化情況會比其他的部位變化更加的明顯，而且橫向變化趨勢與豎向變化趨勢相似，伴隨著施工進度的向前推進，地下隧道襯砌水平位移量也會由最高值逐漸的回落，最后逐漸趨近于一個穩定值。

3.4 隧道襯砌應力分析

就隧道襯砌軸向應力情況分析，從整個施工過程來看，除工程施工前期拱頂之外，其他的部位環節的軸向力均呈現出不同程度的變大，在進行開挖的過程中所有的部位徑向力呈現出不同程度的縮減趨勢，待到整體工程施工之后，各個部位的軸向力又出現不同程度的增加，但是趨勢明顯要縮減趨勢，最后也是逐漸的趨于穩定狀態。但拱腰和下腰等部位的最終軸向力要明顯的大于初始階段，只有拱肩和拱底的軸力呈現出逐漸減小的趨勢。

最后分析襯砌的環向應力，同樣是除了拱肩之外，其他均呈現出不同程度的增大，在之后的施工過程中不同部位的環向應力逐漸縮減，待到整個工程施工之后也會出現小幅度的回升，但最終也都趨于穩定。

4 結果分析延伸

通過上述模擬結果分析可以得知，經有限元分析軟件度工程進行分析，可以極大限度的對真實場景進行再現分析，然后得出隧道工程附近的地表、圍巖以及襯砌等的應力變化規律。因此在進行工程明挖法施工的過程之中，應借助于有限元軟件對基坑施工的可行性和安全性進行分析研究。

5 結束語

本文在結合某地下隧道工程實例的基礎之上，借助于有限元分析軟件就地下結構施工對周邊地鐵隧道影響情況進行了詳細的分析研究，并對模擬結果進行深入的探索延伸，希望本文對相關工程起到一定的借鑒作用。

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