密貼運(yùn)營地鐵隧道兩側(cè)基坑合理開挖步序研究*

雷文革,周子涵,王林楓,周小涵

(1.中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430056; 2.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院,重慶 400045)

0 引言

隨著地下空間日趨復(fù)雜,城市新建隧道、地下商場等與周圍環(huán)境相互影響的情況越來越多,工程施工面臨極大挑戰(zhàn)[1-4]。新建基坑緊鄰既有運(yùn)營隧道時,基坑施工必然會對既有地鐵隧道產(chǎn)生擾動,影響既有地鐵線的正常運(yùn)營,甚至造成嚴(yán)重的安全事故[5-6]。

對此,國內(nèi)外已有豐富的相關(guān)研究。Sun等[7]、張治國等[8]基于兩階段分析法對基坑開挖引起的鄰近地鐵隧道變形進(jìn)行深入研究;張玉成等[9]、高廣運(yùn)等[10]利用數(shù)值模擬的方法,分別分析了既有地鐵隧道上方和一側(cè)基坑開挖對既有地鐵盾構(gòu)隧道的卸荷隆起變形和不對稱變形及其應(yīng)力關(guān)系;Ye等[11]采用數(shù)值模擬的方法,對工程實例進(jìn)行優(yōu)化及安全性評價,發(fā)現(xiàn)基坑開挖對隧道的影響與距離、基坑一次開挖步深、工程地質(zhì)條件等密切相關(guān);鄒偉彪等[12]結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)基坑開挖對隧道不僅產(chǎn)生縱向沉降,也使隧道結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生一定的橫向變形;胡海英等[13]對廣州某深基坑鄰近地鐵隧道工程進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)測和數(shù)值模擬分析,表明基坑開挖可能增大隧道圍壓,與基坑位置、支護(hù)體系等有關(guān);劉繼強(qiáng)等[14]總結(jié)了既有地鐵隧道近接基坑群開挖產(chǎn)生的隆沉變形規(guī)律。

然而,上述研究多是關(guān)于單個基坑或單側(cè)基坑對既有隧道的影響,對于既有地鐵運(yùn)營隧道兩側(cè)基坑近接施工問題研究較少,更鮮有基坑密貼既有隧道施工的相關(guān)報道。此外,既有線兩側(cè)基坑常無法保證同時開挖,目前對其開挖合理步序研究仍比較缺乏。在建廣州地鐵12號線赤崗站被既有地鐵8號線隧道貫穿,既有線兩側(cè)車站基坑與隧道密貼,且施工期間隧道不停運(yùn)。受施工設(shè)計、基坑尺寸與地質(zhì)條件影響,兩側(cè)基坑開挖不同步,對基坑及隧道變形影響未知。

因此,本文采用數(shù)值計算方法,探究密貼既有運(yùn)營地鐵隧道兩側(cè)基坑不同步開挖對基坑及隧道變形的影響,結(jié)合現(xiàn)有地鐵隧道及基坑工程變形控制標(biāo)準(zhǔn),提出基坑合理開挖步序。

1 工程概況

1.1 工程背景

廣州地鐵12號線赤崗站位于海珠區(qū)核心區(qū),車站西側(cè)為獵德大橋,東側(cè)為新港中路,北側(cè)為黃埔涌,南側(cè)為既有8號線赤崗站。受場地限制,車站局部站廳層上跨、站臺層下穿既有8號線明挖段磨碟沙站—赤崗站區(qū)間。車站主體為地下4層(局部5層)島式站臺車站,車站總長169.5m,標(biāo)準(zhǔn)段寬23.7m,車站采取分期分段的施工方式。

既有地鐵8號線區(qū)間隧道為矩形斷面,列車采用6節(jié)編組的A型列車,最高設(shè)計時速為80km/h,車站基坑開挖期間不停運(yùn)。既有線西側(cè)1號基坑寬23.71m,長51.68～67.67m,開挖深度26.70～27.79m;既有線東側(cè)2號基坑寬約35.50m,長27.97～45.15m,開挖深度26.79～27.88m。基坑與隧道的相對位置及基坑周邊環(huán)境如圖 1所示。圖中陰影覆蓋部分為地鐵12號線赤崗站范圍,其中紅色陰影表示本文研究的既有隧道兩側(cè)基坑,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與隧道限界距離僅為0.5m;藍(lán)色陰影為新建12號線赤崗站其余部分,本文研究的工程階段該區(qū)域暫未開始施工。基坑及新建地鐵車站沿東西方向局部斷面如圖 2所示,既有地鐵8號線隧道貫穿新建地鐵車站,基坑開挖完成后,進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。

1.2 基坑支護(hù)形式

西側(cè)1號基坑與東側(cè)2號基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用(φ1 200+φ1 000)@1 800鉆孔咬合樁+內(nèi)支撐的支護(hù)形式,5道內(nèi)支撐均為鋼筋混凝土支撐,其中第1道支撐尺寸為800mm×800mm,其余4道支撐尺寸均為900mm×1 000mm,1號基坑和2號基坑內(nèi)5道支撐的尺寸及標(biāo)高一致。基坑支護(hù)形式及地層巖性鉆孔如圖 3所示。

1.3 場區(qū)工程地質(zhì)條件

場區(qū)地下水按賦存方式劃分為第四系松散層孔隙水和塊狀基巖裂隙水,地表水和地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性,對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。

2 數(shù)值計算模型

2.1 計算模型的建立

運(yùn)用3D建模軟件Rhino ceros 6.0建立三維仿真模型并生成網(wǎng)格,然后將網(wǎng)格導(dǎo)入FLAC3D 6.0有限差分軟件對基坑開挖過程進(jìn)行模擬。為避免模型邊界條件對基坑開挖產(chǎn)生額外影響,考慮圣維南原理,模型尺寸由基坑邊緣向外擴(kuò)展3～5倍基坑深度,取基坑深度為27.1m,基坑邊緣距模型邊緣應(yīng)不小于81.3m。綜合考慮后,取模型總尺寸為長×寬×高=258.0m×201.0m×80.0m。計算模型如圖4～6所示。

計算過程中,巖土體、隧道結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用實體單元,其中淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土和殘積粉質(zhì)黏土等軟土的本構(gòu)模型選用修正劍橋彈塑性模型(Modified-Cam-Clay),其他巖土體的本構(gòu)模型選用莫爾-庫倫彈塑性模型(Mohr-Coulomb)模擬,隧道結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型選用完全線彈性模型。內(nèi)支撐系統(tǒng)(支撐、立柱和樁)采用FLAC3D提供的梁單元及樁單元。

2.2 材料參數(shù)選取

參考《赤崗站主體結(jié)構(gòu)詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察報告》選取地層主要計算參數(shù),隧道結(jié)構(gòu)及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要計算參數(shù)按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)參數(shù)選取,內(nèi)支撐系統(tǒng)參數(shù)按實際設(shè)計尺寸計算選取。勘察報告中部分地層物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)如表1所示,結(jié)構(gòu)計算參數(shù)如表2所示。

表1 地層物理力學(xué)參數(shù)

表2 結(jié)構(gòu)計算參數(shù)

2.3 列車動荷載實現(xiàn)

根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》表4.1.5,廣州地鐵8號線所用A型列車每節(jié)車廂共4軸,固定軸距2.2～2.5m,最大軸重16t,車鉤連接中心點(diǎn)間距22.8m。在模擬中實現(xiàn)既有隧道列車運(yùn)營動荷載,可將列車荷載簡化為靜荷載[15-16]。本文采用《地鐵設(shè)計規(guī)范》10.3.4條,將列車動荷載轉(zhuǎn)化為豎向活荷載(包括豎向靜活載及列車動力作用),即列車豎向靜活載乘以動力系數(shù)(1+μ),其中μ按TB 10002.1—2005《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》規(guī)定的值乘以0.8。由該規(guī)范4.3.8可知,本模型隧道頂覆土深度超過3m,不考慮列車動力作用,故μ取0。

2.4 模擬施工步驟及計算工況

為方便數(shù)值模擬的實現(xiàn),將現(xiàn)場施工中每個基坑的施工工藝簡化為如表 3所示的施工工序,采用FLAC3D中的“空單元”模擬基坑土體開挖。模擬基坑開挖前,需先依次進(jìn)行原始地應(yīng)力平衡和隧道開挖的模擬,計算至平衡后對模型位移清零,然后再模擬基坑施工。每側(cè)基坑在正式開挖(步驟1)前,均先進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)及中格構(gòu)柱的施工(步驟0)。

為研究既有地鐵隧道兩側(cè)基坑合理開挖步序,設(shè)計數(shù)值計算工況如表4所示,表中所述每個施工步如表3所示,表示開挖1層且施作相應(yīng)支撐。需要說明的是,其中工況1表示既有隧道兩側(cè)基坑同時開挖,并同時開挖到底;工況7表示西側(cè)1號基坑開挖到基底并計算至平衡后,東側(cè)2號基坑才開始開挖;工況13表示東側(cè)2號基坑開挖到基底并計算至平衡后,西側(cè)1號基坑才開始開挖。

表3 模擬中單個基坑施工步驟

表4 計算工況

3 基坑與既有線變形特征分析

3.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移

兩基坑南側(cè)與北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移曲線如圖7所示。可以看出,不同開挖工況對基坑南北兩側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移幾乎沒有影響,側(cè)移曲線幾乎重合。其中圖7a為西側(cè)1號基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線,南側(cè)與北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了對稱變形,最大側(cè)移量約為23.0mm,最大側(cè)移深度約為13.2m,在第3道支撐附近。圖7b為東側(cè)2號基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線,南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移較大,最大值約為23.0mm,北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于長度較短,側(cè)移較小,最大值約為14.0mm,最大側(cè)移深度約為14.0m。

1號基坑和2號基坑與既有地鐵隧道平行相近的圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移曲線如圖8所示。由圖8可知,1號基坑側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在兩邊同時開挖(工況1)與2號基坑領(lǐng)先開挖的工況下(工況8～13),最大側(cè)移相差不大,為5.1mm左右;在1號基坑領(lǐng)先2號基坑開挖的工況下(工況2～7),1號基坑側(cè)移量隨領(lǐng)先步數(shù)變多而逐漸變大,工況7(1號基坑領(lǐng)先6步開挖)出現(xiàn)最大側(cè)移,約為7.0mm,比最小工況增長了約37.3%。在2號基坑領(lǐng)先的情況下(工況8～13),1號基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部側(cè)移量隨2號基坑領(lǐng)先步數(shù)增多而減少,可以看出1號基坑上部圍護(hù)結(jié)構(gòu)隨開挖步差的增大有向2號基坑偏移的趨勢。2號基坑側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移規(guī)律與1號基坑類似,最大側(cè)移量出現(xiàn)在工況13(2號基坑領(lǐng)先6步),約為8.5mm,比最小工況的約7.0mm增長了約21.4%。

由于圖 8是開挖過程中的最大側(cè)移曲線,此時并不一定處于開挖至基底的時刻。因此還可看出,1號基坑和2號基坑在兩側(cè)同時開挖的工況下(工況1),最大側(cè)移曲線均是在靠近基底位置(-26.000m左右)趨于0,下部由于嵌固至中風(fēng)化巖層,側(cè)移量較小。而1號基坑在工況2～7中的大多數(shù)工況下(除工況6,7),曲線在-23.000m左右趨近于0,表明此刻該基坑還未開挖至基底。這說明在1號基坑領(lǐng)先開挖的情況下,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移量會隨著2號基坑的開挖而增長減緩直至數(shù)值降低,以至于在側(cè)移達(dá)到最大后,隨著2號基坑的開挖(此時1號基坑繼續(xù)向基底開挖),1號基坑側(cè)移減小。2號基坑同理,在工況8～13中的大多數(shù)工況下,未開挖至基底便達(dá)到了最大值,隨后隨著1號基坑的開挖,2號基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)向1號基坑偏移,圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移減小。

3.2 坑外地表沉降

各工況下既有隧道上方地表最大沉降曲線如圖9所示,坐標(biāo)軸所述中心點(diǎn)表示兩基坑中軸線與既有隧道縱向中軸線的交點(diǎn)所在的位置。可以看出,既有隧道上方地表存在兩個沉降槽,兩沉降槽最大沉降點(diǎn)分別位于中心點(diǎn)兩側(cè)5m左右,使沉降曲線呈“W”形。由圖9a可知,兩邊同時開挖工況(工況1)下地表沉降最大,約為1.2mm,最大沉降位置靠近1號基坑。隨著1號基坑領(lǐng)先步數(shù)的增加,總體沉降呈先減小后增大的趨勢,且2號基坑附近沉降槽變化量大于1號基坑附近的沉降槽,1號基坑領(lǐng)先4步時(工況5)地表最大沉降量最小,為0.9mm左右。圖9a中,每種工況最大沉降位置均在1號基坑附近。由圖9b可知,2號基坑領(lǐng)先開挖的工況沉降量均小于工況1,2號基坑領(lǐng)先4步(工況11)沉降最小,約0.65mm。除工況8外,每種工況最大沉降位置均靠近2號基坑,這是因為工況8 2號基坑僅領(lǐng)先1步,曲線和工況1同時開挖仍具有較大的相似性。總體而言,2號基坑領(lǐng)先開挖的工況地表最大沉降量小于1號基坑領(lǐng)先開挖的沉降量。

3.3 既有隧道變形

既有地鐵隧道在不同工況下沿隧道縱斷面的最大豎向位移曲線如圖10所示,坐標(biāo)軸上中心點(diǎn)表示兩基坑中軸線與既有隧道縱向中軸線的交點(diǎn)所在位置。由圖10可知,既有隧道在基坑附近的豎向變形表現(xiàn)為沉降,且不同工況下隧道在中心點(diǎn)處沉降量均最大,在距中心點(diǎn)40～50m的位置逐漸由沉降變?yōu)檩p微隆起,在遠(yuǎn)端豎向變形趨于0。工況1兩端同時開挖的情況下,既有隧道沉降量最大,約0.8mm;隨著開挖步差的增大,既有隧道的最大沉降量依次減小,最小約為0.6mm,這是由于隧道側(cè)移趨勢增大,降低了豎向位移。隧道最大差異沉降出現(xiàn)在中心點(diǎn)與距離基坑60m處,隧道最大沉降量差值約0.9mm。

圖1 基坑平面及周邊環(huán)境

圖2 基坑及新建地鐵車站結(jié)構(gòu)斷面

圖4 整體計算模型

圖5 模型中既有隧道及基坑相對位置

圖6 既有隧道及基坑模型

圖7 基坑南側(cè)、北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移曲線

圖8 既有地鐵隧道兩側(cè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線

圖9 各工況下既有隧道上方地表最大沉降曲線

圖10 既有隧道豎向位移曲線

既有地鐵隧道在不同工況下沿隧道縱斷面的最大水平位移曲線如圖11所示。由圖11可知,在工況1兩側(cè)基坑同時開挖的情況下,隧道呈“S”形向兩側(cè)基坑偏移的趨勢,分別向1號基坑和2號基坑偏移1.3mm和2.8mm左右,可見2號基坑由于寬度較大,對既有隧道側(cè)移影響較大。在1號基坑領(lǐng)先施工的情況下(工況2～7),隧道以向1號基坑偏移為主,并隨開挖步差的增大,向1號基坑的偏移量增大,最大為工況7,約3.0mm。在2號基坑領(lǐng)先施工的情況下(工況8～13)同理,并在工況13時側(cè)移最大,約為4.5mm。值得注意的是,在1號基坑領(lǐng)先1步開挖的工況(工況2)下,向1號基坑的偏移量與同步施工時相比增長不大(約1.4mm),但大大減小了向2號基坑的偏移(約0.1mm),隧道結(jié)構(gòu)變形較小;而2號基坑領(lǐng)先開挖的所有工況隧道的側(cè)移量均較大,可能會引發(fā)工程事故或影響既有地鐵隧道的運(yùn)行。

圖11 既有隧道水平位移曲線

4 基坑開挖步序分析

一般條件下,在進(jìn)行既有運(yùn)營隧道兩側(cè)基坑近接施工時,常依據(jù)經(jīng)驗盡量保證兩側(cè)基坑同步開挖。然而在工程中由于前期準(zhǔn)備、周邊環(huán)境、人員安排等因素,有時難以保證兩側(cè)基坑同步開挖,而是兩側(cè)以一定的步差開挖;且由于兩側(cè)基坑形狀大小不同等原因,其與既有線之間的相互影響程度也不同,按經(jīng)驗難以確定具體的安全步差,因此,本文依據(jù)相關(guān)規(guī)范給出基坑合理開挖的步序建議,為工程施工提供一定的依據(jù)。

4.1 既有隧道變形控制標(biāo)準(zhǔn)

既有廣州地鐵8號線隧道為運(yùn)營期地鐵隧道,日均客運(yùn)量60萬次以上,在兩側(cè)基坑與隧道結(jié)構(gòu)近接施工時,必須保證既有線的正常運(yùn)營,保障城市基本交通生活的順利進(jìn)行。GB 50911—2013《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》第9.3.5條規(guī)定,城市軌道交通既有線隧道結(jié)構(gòu)變形控制值可按規(guī)范確定。該規(guī)范除規(guī)定了既有隧道變形最大累積值,還包括明挖法基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍巖土體監(jiān)測控制值,規(guī)范規(guī)定的最大變形累積值如表5所示,表中Ls表示沿隧道軸向兩監(jiān)測點(diǎn)間距離。本文結(jié)合地方經(jīng)驗,在滿足規(guī)范規(guī)定值的基礎(chǔ)上,劃定隧道變形控制值,并取控制值的70%為預(yù)警值。

表5 既有隧道結(jié)構(gòu)、支護(hù)結(jié)構(gòu)及地表變形控制指標(biāo)

4.2 基坑合理開挖步序

根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,對于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言,1號基坑和2號基坑不平行于既有隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受開挖步序影響不大,如圖12所示。基坑南北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移量隨開挖步序相差不大,1號基坑南北側(cè)、2號基坑南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移量接近,約23.0mm,略大于水平位移預(yù)警值(21.0mm),但小于控制值(30.0mm);2號基坑北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移量最大約14.0mm,小于預(yù)警值。緊鄰既有隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線如圖13所示。由圖13可知,受開挖工況影響,兩邊同步開挖時兩側(cè)側(cè)移量均最小,分別約為5.1mm和7.0mm;兩邊各自領(lǐng)先開挖6步(即各自領(lǐng)先開挖至基底)的工況,對應(yīng)側(cè)的側(cè)移量最大,分別約為7.0mm和8.5mm,均遠(yuǎn)小于預(yù)警值。

圖12 基坑南北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移

圖13 緊鄰既有隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移

對既有地鐵隧道上部地表沉降而言,兩邊同時開挖時地表沉降最大,約為1.2mm,且最大沉降靠近1號基坑。隨著兩邊領(lǐng)先開挖的步差增大,地表最大沉降量先減小后略有回增,且最大沉降點(diǎn)靠近領(lǐng)先開挖的一側(cè);總體而言,2號基坑領(lǐng)先開挖的工況地表沉降量小于1號基坑領(lǐng)先的工況,各自領(lǐng)先4步開挖時,地表最大沉降量最小,分別約為0.9mm和0.65mm。上述各工況地表沉降量均遠(yuǎn)小于預(yù)警值(14.0mm)。

對既有隧道結(jié)構(gòu)變形而言,各工況下隧道豎向位移以沉降為主,沉降最大值均位于中心點(diǎn)附近,各工況下隧道沉降最大值曲線如圖14所示。兩側(cè)同時開挖時沉降量最大,約為0.78mm,隨兩側(cè)各自開挖步差增大,沉降量略有減小,最小約為0.57mm,均遠(yuǎn)小于沉降控制值(2.1mm)。最大差異沉降0.9mm,小于差異沉降控制值。既有隧道水平位移隨開挖工況影響較大,各工況下水平側(cè)移最大值如圖15所示,同時開挖的工況下隧道呈“S”形變形,分別向兩側(cè)側(cè)移1.3mm和2.8mm。隨著一側(cè)領(lǐng)先開挖步差的增大,側(cè)移向領(lǐng)先側(cè)偏移的量越大。工況7和工況13(兩側(cè)基坑分別領(lǐng)先另一側(cè)6步),隧道向兩側(cè)基坑側(cè)移最大,分別約為2.9mm(接近控制值)和4.5mm(超過控制值);對于1號基坑領(lǐng)先的工況,領(lǐng)先兩步時(工況3)隧道向1號基坑的最大側(cè)移量約2.1mm,接近預(yù)警值,工況4～7則均超過預(yù)警值,未達(dá)到控制值;而2號基坑領(lǐng)先開挖的所有工況隧道側(cè)移量均超過控制值,可能會引發(fā)工程事故或影響既有地鐵隧道的運(yùn)行。

圖14 既有隧道最大沉降曲線

圖15 既有隧道最大側(cè)移曲線

綜上所述,基坑開挖合理步序應(yīng)以既有隧道水平位移為控制指標(biāo)。兩側(cè)同步開挖的工況下,既有隧道側(cè)向變形均在預(yù)警值范圍內(nèi),對施工影響不大;1號基坑領(lǐng)先開挖1步和2步的工況下,最大側(cè)移值均未超過預(yù)警值,可以認(rèn)為安全,其中1號基坑領(lǐng)先1步施工時,與兩側(cè)同步施工相比,隧道向1號基坑的側(cè)移量差異不大,同時大大減小了隧道向2號基坑的側(cè)移量,略微減小了隧道沉降量,施工過程對既有隧道影響較小,是較優(yōu)開挖步序;而2號基坑領(lǐng)先開挖的工況由于既有隧道變形均超過控制值,因此在工程中應(yīng)盡量避免,否則應(yīng)采取必要監(jiān)測措施重點(diǎn)監(jiān)測,在超過預(yù)警值后及時處理。

5 結(jié)語

通過對兩側(cè)基坑不同開挖步差工況下基坑及既有地鐵隧道變形分析,得出以下結(jié)論。

1)隨著兩側(cè)基坑開挖步差的增大,領(lǐng)先開挖側(cè)基坑的鄰近既有隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移值增大,另一側(cè)最大側(cè)移值幾乎沒有影響,但隨著落后側(cè)開始開挖,領(lǐng)先側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移有向另一側(cè)偏移的趨勢,側(cè)移最大時刻出現(xiàn)在落后側(cè)開始開挖之前。基坑開挖步差對不鄰近既有隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移幾乎沒有影響。

2)既有隧道上方地表沉降存在兩個沉降槽,呈“W”形變形,且隨著某側(cè)領(lǐng)先開挖步差的增大,地表沉降最大值呈先降低后稍有增加的趨勢,最大沉降點(diǎn)的位置靠近領(lǐng)先開挖側(cè)。

3)既有隧道沉降在兩邊同時開挖的工況下沉降量最大,其余工況由于有側(cè)移的趨勢,而沉降量減小。隧道水平方向呈“S”形變形,向較寬基坑側(cè)移量較大。隨著某側(cè)領(lǐng)先開挖的步差增大,隧道向該側(cè)側(cè)移量增大,另一側(cè)側(cè)移量減小。

4)既有隧道水平位移受開挖步差影響較大,基坑開挖合理步差應(yīng)以既有隧道水平位移為控制指標(biāo),在兩側(cè)同時開挖或1號基坑領(lǐng)先1～2步時,所有指標(biāo)均未超過預(yù)警值,是較為合理的開挖步差,其中以1號基坑領(lǐng)先1步為最優(yōu)。