深基坑施工对临近既有隧道的影响与变形控制研究

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临近既有隧道的深基坑工程施工是既有隧道安全运营的最大风险,深基坑开挖产生的地层扰动是隧道变形与沉降的主要原因,城市隧道对变形与沉降要求严格,深基坑工程的设计是否合理、开挖是否科学,将直接影响临近隧道的安全。本文依托临近既有隧道的某改扩建项目B座综合楼深基坑工程,对深基坑施工对临近既有隧道地影响与变形控制进行研究,主要研究内容和结论如下:
  (1)从围护结构变形、坑底土体隆起、基坑周边的地表沉降及其影响范围等方面对基坑卸荷变形的影响因素进行了研究,并在此基础上针对在不同的相对空间位置下和不同的深基坑施工工况下,深基坑施工对临近既有隧道影响的特征进行了分析,进而提出了采取合理选择支护体系、进行必要的土体加固、分区卸荷、严控、信息化施工和周边环境监测等措施可以有效控制深基坑施工对临近既有隧道的影响。
  (2)采用大型商业通用有限元分析软件plaxis2d按连续介质有限元方法对临近既有隧道的B座综合楼深基坑工程的开挖过程进行了数值模拟分析,计算结果表明:在B座综合楼基坑开挖的过程中,基坑围护结构的受力水平低于其承载能力,且基坑变形处于规范允许的范围之内;但由于基坑开挖的卸荷效应导致既有隧道产生了一定的附加位移和附加应力,因此应当对深基坑施工的方法特别基坑开挖的方式进行进一步的优化以有效控制深基坑施工对临近既有隧道的影响,确保既有隧道的运营安全。
  (3)结合临近既有隧道的B座综合楼深基坑工程实例,对桩锚支护体系的总体施工步序、关键施工技术、施工常见问题及其对策进行了研究,并对基坑开挖施工的方法进行了优化:本基坑工程分两层开挖,每层分段长度不大于20m;第一层土方采用岛式土方开挖的方式,可及早发挥锚杆的锚拉作用,有效控制基坑变形;基坑第二层土方采用盆式土方开挖的方式,在基坑开挖初期保留基坑围护结构被动区的土体,可缩短基坑围护结构的无支撑暴露时间,有效控制围护结构变形,减小基坑开挖对临近既有隧道的影响。
  (4)通过对深基坑施工监测数据的整理和分析得出,围护结构深层水平位移分布形态与数值模拟结果基本吻合,且全部监测项目的监测值均低于报警值。监测数据表明基坑开挖的过程是安全的,验证了数值模拟计算的正确性,也验证了本文提出的施工方法和控制措施是合理的、有效的。
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