软土地区单(双)侧基坑开挖对邻近盾构隧道影响分析及隧道影响区划分

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目前,关于基坑开挖对邻近隧道的影响研究主要针对于单侧基坑开挖,但工程实践中有时也会遇到双侧基坑开挖的情况。以杭州地区深埋、浅埋淤泥质土两不同地块为研究对象,不同软土地块的淤泥质土埋深范围分别为16.4-41.4m和5.0-26.2m。采用有限元方法计算单侧与双侧基坑开挖引起隧道在不同位置处的水平、竖向位移,运用位移等值线法划分基坑开挖引起隧道变形的影响区,隧道影响区划分为主要、次要、一般和微弱影响区,不同影响区可反映基坑开挖引起隧道变形程度的大小,主要研究内容如下:1.以深埋淤泥质土地块邻近地铁隧道某基坑工程为背景,采用HSS模型分析基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,并将有限元模型位移计算结果与实测数据对比分析,验证了HSS模型在软土地区的适用性和土体参数合理取值区间。2.以深埋淤泥质土层地块10m深度基坑为研究对象,分析单侧基坑开挖时隧道变形,以Ⅰ类隧道结构安全状况的控制值和预警值划分隧道影响区,分析围护结构最大水平位移分别为10、15和20mm时隧道影响区的划分,结果表明:(1)单侧基坑开挖,坑外不同位置处隧道水平位移均大于竖向位移,隧道影响区由水平位移控制,不同影响区之间的边界线基本呈斜向上的双折线。(2)对比围护结构最大水平位移从10mm增至15mm和从15mm增至20mm时的隧道影响区,可以发现隧道的主要和次要影响区范围增大幅度明显减缓。3.假定双侧开挖基坑间距为40m,基坑开挖深度为10m,分析双侧基坑开挖时深埋、浅埋淤泥质土两地块坑间隧道影响区,并与深埋淤泥质土地块单侧基坑开挖隧道影响区进行对比,结果表明:(1)对比单侧基坑开挖,深埋淤泥质土地块双侧基坑开挖能明显减小隧道水平位移,但隧道竖向位移会增大,当隧道位置较浅时,双侧基坑开挖能更有效控制隧道水平位移。(2)依据隧道水平和竖向位移最大值划分隧道影响区,单侧基坑开挖影响区主要由水平位移控制,而深埋淤泥质土地块双侧基坑开挖影响区则由水平和竖向位移共同控制,且竖向位移起主要控制作用,导致影响区的形状与单侧基坑开挖时影响区形状明显不同。与单侧基坑开挖隧道影响区对比,双侧基坑开挖引起隧道影响区水平方向宽度明显增大,竖直方向的深度明显减小。(3)深埋淤泥质土地块双侧基坑开挖时,围护结构最大水平位移从10mm增大至15mm时,主要影响区形状由两端呈斜向上的双折线转变为接近水平折线形,主要影响区范围变化很大,当围护结构最大水平位移从15mm增大至20mm时,主要影响区范围变化明显减小。(4)浅埋淤泥质土地块双侧基坑开挖对隧道的变形影响较大,只能以Ⅳ类隧道结构安全状况的控制值划分隧道影响区,围护结构最大水平位移的变化对主要和次要影响区的形状及范围影响不大。4.以深埋淤泥质土地块为研究对象,分析双侧基坑开挖时基坑不同间距对不同位置处隧道的变形影响,发现随着两侧基坑间距增大,隧道水平位移逐渐增大,隧道竖向位移逐渐减小。当双侧基坑间距超过一定范围时,双侧基坑叠加效应基本消失。
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