基坑開挖對下臥地鐵隧道影響的解析計算方法

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(1.中南大學土木工程學院，湖南長沙，410075；2.中南大學重載鐵路工程結構教育部重點實驗室，湖南長沙，410075)

為最大化利用城市有限的土地資源，在密集的城市地下交通網鄰近區域進行新建工程活動不可避免。鄭剛等[1]總結了近年國內基坑施工引起盾構隧道變形的代表性工程案例，其中，鄰近基坑開挖引起盾構隧道最大隆起量可達33 mm。盾構隧道過大的縱向變形將導致管片開裂、螺栓屈服、接縫張開及滲漏水等病害，嚴重時還會引起軌道結構不平順，威脅列車運營安全。CHANG等[2]報道了我國臺北某區間盾構隧道在鄰近基坑開挖作用下導致隧道結構裂損破壞的案例。可見，開展鄰近基坑開挖對既有盾構隧道影響的研究很有必要。當前一些研究者針對該問題分別采用現場實測[3-6]、模型試驗[7-9]、數值計算[10-12]及理論解析方法[13-15]等方法開展了相關研究。在這些方法中，現場實測和模型試驗往往存在周期長且耗資較大的缺點；數值計算雖然能夠較合理地模擬復雜的實際施工過程以及隧道—圍巖相互作用，但需要借助于大型商業計算軟件，特別是在處理復雜大型模型時，對計算機的性能要求高，計算很耗時。理論解析法具有簡便快捷等特點，更適合應用于初步設計和指導工程施工。在既有研究成果中，較典型的作法是將盾構隧道簡化為Winkler地基(Pasternak地基)中的Euler-Bernoulli梁(Timoshenko梁)，而作用在盾構隧道上的基坑開挖引起的卸荷作用則可由Mindlin解或其他方法求出，由此建立基坑開挖引起下臥盾構隧道變形的力學模型。……