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摘要根據实际工程概况，建立三维数值模型，对苏州某大楼基坑开挖引起临近地铁隧道位移进行计算，评估隧道结构的安全状态，为相似工程的分析评估提供一种可供参考的方法。
关键词 基坑 隧道 三维数值模型 位移计算
Abstract: According to the practical engineering survey, if to construct a three dimensional numerical model of a building for Suzhou foundation pit excavation near the subway tunnel displacement calculated, and evaluate the tunnel structure safety state, it provides a method for the analysis of the project for similar evaluation.
Key words: tunnel, excavation, three dimensional numerical model, displacement calculation
中图分类号：TV551 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
近几年,我国城市轻轨交通在各大城市迅速兴建，随之而来的轨道交通沿线土地开发建设项目的数量和规模迅速增加，导致出现深基坑工程位于已建或运营开通地铁车站和隧道附近或地铁保护范围内这一问题。临近已建地铁区间隧道的基坑开挖，引起坑内土体回弹和周边地层位移，区间隧道结构在单侧卸荷的情况下,原有的受力平衡状态受到影响,隧道结构将产生变形，使隧道结构产生附加内力，因此，为保证区间隧道的安全及正常使用，在基坑施工前有必要对这一问题进行分析，对基坑开挖引起隧道位移有定性或定量的预估，以达到保护已建地铁隧道的要求。目前对于这一问题已有部分研究，但基于地下工程的复杂性及区域特性，仍需对具体工程问题进行研究。本文采用三维数值计算方法，针对苏州某大楼基坑施工引起临近区间隧道位移进行计算，以期对类似工况提供可供参考评估方法。
2 工程概况
苏州某拟建主楼22层、裙楼4~5层，主楼为框架-核心筒结构，高约100m。地下地下室连为一体，共2层，地下一层层高5米，地下二层层高4.2m，地下室基坑面积约为12600m2（140mx90m）,基坑周边开挖深度为10.7米，主地下室基坑深11.4米，核心筒地下室基坑挖深14.5米。围护结构采用直径900mm，间距1.1m钻孔灌注桩加搅拌桩止水，支撑系统采用800mmX800mm及900mmX900mm两道混凝土支撑。
地铁区间隧道埋深约13m，C50钢筋混凝土管片宽度１.2m，内径5500mm；外径6200mm，厚度350mm，每环管片由一块封顶块、两块邻接块及三块标准块拼装而成，拼装形式采用错缝拼装。
基坑边线距隧道44.5m（图1）；竖向上看，地铁区间隧道位于基坑底面以下（图2）。
图1 基坑与隧道平面位置关系
图2基坑与隧道竖向位置关系
工程范围内个土层物理力学指标如下表：
3 数值计算
3.1 计算模型
为尽可能减小边界条件对计算的影响，计算模型边界距结构外边线80m，模型高50m，模型概况如图3，隧道与围护结构关系见图4。
图3 数值计算模型
图4 隧道与围护结构关系图
土体计算模型采用软件自带的H-S模型，该模型能较好的模拟土体开挖卸荷变形，相关参数取值参见参考文献[1]。地面超载、围护结构、支撑及隧道等参数均取自实际工程[2]。分开挖第一层土、第二层土两个工况进行计算。
3.2 计算结果
第一层土（开挖深度5m）开挖完成后，模型横断面位移云图如图5，基坑围护结构位移左右对称，最大值约为25mm。左侧隧道位移云图如图6，最大位移约3.3mm；右侧隧道位移云图见图7，最大位移位移约6.4mm，同时可以看出由于受空间作用的影响，隧道位移在基坑中部附近达到最大值，隧道纵向变形效应明显。
图5 第一层土开挖完成后横断面地层水平位移云图
图6 第一层土开挖完成后左侧隧道水平位移云图
图7 第一层土开挖完成后右侧隧道水平位移云图
基坑开挖完成后，模型横断面位移如图8，基坑最大水平位移为41mm。
图8 第二层土开挖完成后y=111断面地层水平位移云图
隧道最终位移见图9、图10，其中左侧隧道最大位移为4.5mm，右侧（近基坑一侧）隧道最大位移为8.7mm。
图9 第二层土开挖完成后左侧隧道水平位移云图
图10 第二层土开挖完成后右侧隧道水平位移云图
可以看出，说明在围护桩变形约为41mm条件下，隧道最大水平位移为8.7mm，在实际工程中确保基坑围护结构位移在合理的范围内，保证基坑安全，基坑开挖对隧道影响有限，隧道变形处于可控范围之内。
4 结语
本文通过三维数值方法计算对苏州某大楼基坑开挖引起隧道位移计算，由计算结果可知，对本工程而言，在确保基坑变形在可控范围的前提下，由基坑开挖引起的隧道变形处于允许范围之内。同时也为类似工程的评估分析提供可供参考的方法。
参考文献：
[1] 中国移动苏州分公司园区新大楼基坑工程对苏州轨道交通1号线工程影响技术评估报告[R],苏州，广州地铁设计研究院有限公司 2010.08
[2] 地基处理手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词 基坑 隧道 三维数值模型 位移计算
Abstract: According to the practical engineering survey, if to construct a three dimensional numerical model of a building for Suzhou foundation pit excavation near the subway tunnel displacement calculated, and evaluate the tunnel structure safety state, it provides a method for the analysis of the project for similar evaluation.
Key words: tunnel, excavation, three dimensional numerical model, displacement calculation
中图分类号：TV551 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
近几年,我国城市轻轨交通在各大城市迅速兴建，随之而来的轨道交通沿线土地开发建设项目的数量和规模迅速增加，导致出现深基坑工程位于已建或运营开通地铁车站和隧道附近或地铁保护范围内这一问题。临近已建地铁区间隧道的基坑开挖，引起坑内土体回弹和周边地层位移，区间隧道结构在单侧卸荷的情况下,原有的受力平衡状态受到影响,隧道结构将产生变形，使隧道结构产生附加内力，因此，为保证区间隧道的安全及正常使用，在基坑施工前有必要对这一问题进行分析，对基坑开挖引起隧道位移有定性或定量的预估，以达到保护已建地铁隧道的要求。目前对于这一问题已有部分研究，但基于地下工程的复杂性及区域特性，仍需对具体工程问题进行研究。本文采用三维数值计算方法，针对苏州某大楼基坑施工引起临近区间隧道位移进行计算，以期对类似工况提供可供参考评估方法。
2 工程概况
苏州某拟建主楼22层、裙楼4~5层，主楼为框架-核心筒结构，高约100m。地下地下室连为一体，共2层，地下一层层高5米，地下二层层高4.2m，地下室基坑面积约为12600m2（140mx90m）,基坑周边开挖深度为10.7米，主地下室基坑深11.4米，核心筒地下室基坑挖深14.5米。围护结构采用直径900mm，间距1.1m钻孔灌注桩加搅拌桩止水，支撑系统采用800mmX800mm及900mmX900mm两道混凝土支撑。
地铁区间隧道埋深约13m，C50钢筋混凝土管片宽度１.2m，内径5500mm；外径6200mm，厚度350mm，每环管片由一块封顶块、两块邻接块及三块标准块拼装而成，拼装形式采用错缝拼装。
基坑边线距隧道44.5m（图1）；竖向上看，地铁区间隧道位于基坑底面以下（图2）。
图1 基坑与隧道平面位置关系
图2基坑与隧道竖向位置关系
工程范围内个土层物理力学指标如下表：
3 数值计算
3.1 计算模型
为尽可能减小边界条件对计算的影响，计算模型边界距结构外边线80m，模型高50m，模型概况如图3，隧道与围护结构关系见图4。
图3 数值计算模型
图4 隧道与围护结构关系图
土体计算模型采用软件自带的H-S模型，该模型能较好的模拟土体开挖卸荷变形，相关参数取值参见参考文献[1]。地面超载、围护结构、支撑及隧道等参数均取自实际工程[2]。分开挖第一层土、第二层土两个工况进行计算。
3.2 计算结果
第一层土（开挖深度5m）开挖完成后，模型横断面位移云图如图5，基坑围护结构位移左右对称，最大值约为25mm。左侧隧道位移云图如图6，最大位移约3.3mm；右侧隧道位移云图见图7，最大位移位移约6.4mm，同时可以看出由于受空间作用的影响，隧道位移在基坑中部附近达到最大值，隧道纵向变形效应明显。
图5 第一层土开挖完成后横断面地层水平位移云图
图6 第一层土开挖完成后左侧隧道水平位移云图
图7 第一层土开挖完成后右侧隧道水平位移云图
基坑开挖完成后，模型横断面位移如图8，基坑最大水平位移为41mm。
图8 第二层土开挖完成后y=111断面地层水平位移云图
隧道最终位移见图9、图10，其中左侧隧道最大位移为4.5mm，右侧（近基坑一侧）隧道最大位移为8.7mm。
图9 第二层土开挖完成后左侧隧道水平位移云图
图10 第二层土开挖完成后右侧隧道水平位移云图
可以看出，说明在围护桩变形约为41mm条件下，隧道最大水平位移为8.7mm，在实际工程中确保基坑围护结构位移在合理的范围内，保证基坑安全，基坑开挖对隧道影响有限，隧道变形处于可控范围之内。
4 结语
本文通过三维数值方法计算对苏州某大楼基坑开挖引起隧道位移计算，由计算结果可知，对本工程而言，在确保基坑变形在可控范围的前提下，由基坑开挖引起的隧道变形处于允许范围之内。同时也为类似工程的评估分析提供可供参考的方法。
参考文献：
[1] 中国移动苏州分公司园区新大楼基坑工程对苏州轨道交通1号线工程影响技术评估报告[R],苏州，广州地铁设计研究院有限公司 2010.08
[2] 地基处理手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。