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引言
随着我国经济规模的迅速壮大以及人口向城市集中的快速发展，对保持城市功能及交通所需的空间提出了更高的要求，地下空间，作为人类在地球上安全而舒适生活的补充空间，在经济及土地资源可持续发展战略中占有愈来愈重要的地位，地下空间的利用和规模得到了日益拓展。
就浙江省而言，杭州地铁的规划已于2004年2月通过了专家评审，并且进入了实质性的启动阶段。杭州地铁1号线地下段除一部分车站拟采用明挖法、盖挖法施工外，其它路段均采用盾构法施工。作为一种高效的地下隧道专用工程机械，盾构机已经成为城市地铁、隧道建设中不可或缺的工具。盾构法隧道区间主要分布于杭州主城区，沿线穿过繁华的商业闹市区，建筑物及地下管道密集。但无论采用哪种盾构建造隧道，都会引起不同程度的地面沉降和地层移动。地面沉降和地层移动达到一定程度时，就会影响周围建筑物的安全和正常使用。
隧道对既有建筑物的影响主要是通过扰动周围的土体，使周围的土体应力应变发生的变化，从而影响既有建筑的应力应变状态。隧道开挖引起的地表沉降及变形对周围建筑物的损害主要表现为地表沉降损害、地表倾斜损害、地表曲率损害和地表水平变形损害。实际上，隧道开挖对于建筑物的破坏作用，绝不是只受单一种类的地表变形的影响，往往是几种变形同时作用的结果。
目前城市地下铁道往往不以单孔隧道形式出现，我国上海、广州等地铁大多数采用水平双孔平行隧道，两条隧道沿街道修建并排靠得较近，在盾构进行施工推进时，施工方式不同，相互之间发生的作用也各不相同。例如有时为加快施工进度，采用两台盾构机相对推进施工，如果不采取合理措施，在两盾构推得很近，特别是交汇处，相互作用将对周边环境特别是建筑物产生较大影响。因此，分析并解决双线隧道施工对已建建筑物的影响，并且保证建筑物的安全和正常使用成为急需研究的问题。
国内外研究现状
·双线隧道施工对建筑物的影响国内外研究现状
Mroueh采用三维有限元方法对隧道与地表建筑物进行了数值模拟，在隧道施工中考虑了建筑物的存在，并与另一种在计算隧道开挖引起的土体变形时忽略了建筑物存在的简化方法进行了比较。结果表明，忽略了建筑物的自重会导致隧道开挖所引起的沉降计算结果明显变小，但其并没有模拟隧道施工引起建筑物地基反力变化的规律，同时也没有考虑建筑物底板的存在，使得地表沉降在独立基础处产生明显突变。
国内学者如于宁等（2004）等运用有限元法对双线平行隧道施工进行了数值模拟，结果表明，隧道开挖后，对于建造在隧道上方的天然地基上的建筑物有较大影响，并且右边隧道由于建筑物的作用而产生较大的内力，需要采取一定的加固措施。但其在模拟分析中并没有考虑基础的存在，使得建筑物的内力变化明显过大，与实际情况不太相符。
毕继红等（2005）以深圳市轨道交通二期1 号线续建工程为例，应用ABAQUS 程序对实际情况进行了数值模拟分析，揭示了在开挖右线工程的时对左线既有隧道产生的影响，包括地表沉降、应力分布和衬砌变形及对地面建筑的影响。研究结果表明：从变形和受力两个方面考虑认为，隧道开挖后对于在隧道上方的天然地基上的建筑物有较大的影响，需要采取一定的加固措施。
石杰红等（2006）选取某城市地铁双线平行盾构隧道推进为研究对象，采用FLAC3D数值模拟对不同施工方案时地表沉降量进行比较。结果表明：同双盾构同时同向施工相比，采用单盾构施工，完成后再对另一条隧道施工的方案对周围构筑物的影响最小。
彭畅（2008）利用有限元程序ABAQUS，对穿越武汉理工大学5层钢筋混凝土框架结构电教楼下方的隧道盾构掘进采用三维数值分析方法进行计算，模拟盾构掘进引起的地层变形和规律以及对隧道上部建筑物的影响。研究结果表明：上部结构对基础的位移有一定的约束作用，考虑上部结构的沉降曲线呈现良好的连续性；地表建筑物的层数越高，建筑物附近地表沉降越大；双线隧道开挖时，建筑物倾斜最大值可能出现在单线开挖的某一时段；隧道开挖过程中，建筑物由于基础沉降不均匀可能在其垂直面和水平面内产生扭转变形。
研究方向
对于受影响区域的建筑物特别是Ⅰ区的建筑物，为确定其受影响的程度以及是否需要采取措施和采取哪些措施，必须对已有建筑物进行变形等预测分析，定量掌握建筑物受盾构施工的影响程度。主要有两种预测方法：一是将建筑物和地层分开考虑的隔离法；二是将建筑物和土层作为一个整体考虑的整体分析法。
1、隔离法
把建筑物和地基分开考虑，首先进行地基变形预测分析，然后将盾构掘进引起的地基变化作为建筑物的输入条件进行结构分析。分析中，又可根据建筑物的结构情况分为两种方法：
（1）将地层的变形作为建筑物的变形。该方法主要适用于刚度相对较小的柔性建筑物，如一般的多层建筑物。
（2）给结构物施加相当于地层变形而产生的土压力。该方法适用于刚度大，变形受自身刚度影响大的结构物。对于此类结构物在进行预测分析时，一般可以将盾构施工时引起的地层变形对结构物的影响，转化为弹性作用力作用在结构物上。因此，可用弹性地基梁模型进行分析。
2、整体分析法
将土层和结构物作为一个整体来进行分析。一般需用有限元等数值方法进行计算分析。分析中，因存在地层单元和结构物分离的可能性，往往需在建筑物基础和地基、管片衬砌和周围土层之间设定特殊的接触面单元。对盾构施工工艺影响的模拟，通常要考虑开挖面压力的模拟、盾尾间隙和注浆的模拟、管片衬砌的模拟。对于注浆可采用两种方法来模拟：一是通过调整隧洞周边地层释放荷载的大小来反映灌浆迟早等注浆参数的影响；一是将灌浆开始时间、灌浆压力、灌浆量等作为地层移动的影响因素，在确定盾尾空隙量时综合反映其影响。
进展情况
目前， 盾构隧道施工过程和地面位移基本采用二位有限元模拟，但无法模拟开挖面土体的三维运动。计算结果与实际情况相差较大。盾构施工对建筑物的影响是一个动态发展的过程，盾构的位置不同，地层的变形情况也不同，目前三维模型进行模拟分析已经广泛应用。但为了简化分析，也可采用平面分析。同时，对建筑的影响分析时，通常考虑了以下工况：（1）建筑物接近开挖面时；（2）盾构通过建筑物时；（3）盾尾脱出建筑物时。
存在问题
通过对国内外研究现状的分析表明，目前对于盾构法施工与邻近建筑物相互影响研究中存在的问题具体可归纳为以下几个方面：
（1）在研究盾构隧道对邻近建筑物影响时，往往忽略了上部建筑物的存在，使得研究结果与实际情况有所不同。特别是对于隧道开挖引起的地表沉降，由于建筑物与基础是一个整体以及上部建筑物存在刚度，不能只考虑基础的存在来研究地表沉降。
（2）盾构施工会引起不同程度的地面沉降和地层移动，从而导致建筑物的不均匀沉降甚至开裂。由于建筑物基础形式的不同，盾构施工对建筑物的影响也不相同。但现阶段的研究主要集中在盾构隧道对桩基础的影响，并且在研究时没有考虑基础形式的不同。
（3）由于目前盾构法隧道施工建造地铁只在我国少数几个城市实行，还没有相关的沉降控制标准，也没有关于建筑物的评价标准，目前大多数国家都采用英国在Juhile延长线施工中对建筑物的评价原则和标准，但此标准中没有把土体损失和建筑物损坏程度相结合，不能较好的指导工程实践。因此，针对不同土质制定盾构隧道施工的相关评价标准对隧道的设计、施工以及正常运营都具有很重要的意义。
（吴成华单位：杭州市萧山区建设工程质量监督站；范伟单位：浙江久正工程检测有限公司）
随着我国经济规模的迅速壮大以及人口向城市集中的快速发展，对保持城市功能及交通所需的空间提出了更高的要求，地下空间，作为人类在地球上安全而舒适生活的补充空间，在经济及土地资源可持续发展战略中占有愈来愈重要的地位，地下空间的利用和规模得到了日益拓展。
就浙江省而言，杭州地铁的规划已于2004年2月通过了专家评审，并且进入了实质性的启动阶段。杭州地铁1号线地下段除一部分车站拟采用明挖法、盖挖法施工外，其它路段均采用盾构法施工。作为一种高效的地下隧道专用工程机械，盾构机已经成为城市地铁、隧道建设中不可或缺的工具。盾构法隧道区间主要分布于杭州主城区，沿线穿过繁华的商业闹市区，建筑物及地下管道密集。但无论采用哪种盾构建造隧道，都会引起不同程度的地面沉降和地层移动。地面沉降和地层移动达到一定程度时，就会影响周围建筑物的安全和正常使用。
隧道对既有建筑物的影响主要是通过扰动周围的土体，使周围的土体应力应变发生的变化，从而影响既有建筑的应力应变状态。隧道开挖引起的地表沉降及变形对周围建筑物的损害主要表现为地表沉降损害、地表倾斜损害、地表曲率损害和地表水平变形损害。实际上，隧道开挖对于建筑物的破坏作用，绝不是只受单一种类的地表变形的影响，往往是几种变形同时作用的结果。
目前城市地下铁道往往不以单孔隧道形式出现，我国上海、广州等地铁大多数采用水平双孔平行隧道，两条隧道沿街道修建并排靠得较近，在盾构进行施工推进时，施工方式不同，相互之间发生的作用也各不相同。例如有时为加快施工进度，采用两台盾构机相对推进施工，如果不采取合理措施，在两盾构推得很近，特别是交汇处，相互作用将对周边环境特别是建筑物产生较大影响。因此，分析并解决双线隧道施工对已建建筑物的影响，并且保证建筑物的安全和正常使用成为急需研究的问题。
国内外研究现状
·双线隧道施工对建筑物的影响国内外研究现状
Mroueh采用三维有限元方法对隧道与地表建筑物进行了数值模拟，在隧道施工中考虑了建筑物的存在，并与另一种在计算隧道开挖引起的土体变形时忽略了建筑物存在的简化方法进行了比较。结果表明，忽略了建筑物的自重会导致隧道开挖所引起的沉降计算结果明显变小，但其并没有模拟隧道施工引起建筑物地基反力变化的规律，同时也没有考虑建筑物底板的存在，使得地表沉降在独立基础处产生明显突变。
国内学者如于宁等（2004）等运用有限元法对双线平行隧道施工进行了数值模拟，结果表明，隧道开挖后，对于建造在隧道上方的天然地基上的建筑物有较大影响，并且右边隧道由于建筑物的作用而产生较大的内力，需要采取一定的加固措施。但其在模拟分析中并没有考虑基础的存在，使得建筑物的内力变化明显过大，与实际情况不太相符。
毕继红等（2005）以深圳市轨道交通二期1 号线续建工程为例，应用ABAQUS 程序对实际情况进行了数值模拟分析，揭示了在开挖右线工程的时对左线既有隧道产生的影响，包括地表沉降、应力分布和衬砌变形及对地面建筑的影响。研究结果表明：从变形和受力两个方面考虑认为，隧道开挖后对于在隧道上方的天然地基上的建筑物有较大的影响，需要采取一定的加固措施。
石杰红等（2006）选取某城市地铁双线平行盾构隧道推进为研究对象，采用FLAC3D数值模拟对不同施工方案时地表沉降量进行比较。结果表明：同双盾构同时同向施工相比，采用单盾构施工，完成后再对另一条隧道施工的方案对周围构筑物的影响最小。
彭畅（2008）利用有限元程序ABAQUS，对穿越武汉理工大学5层钢筋混凝土框架结构电教楼下方的隧道盾构掘进采用三维数值分析方法进行计算，模拟盾构掘进引起的地层变形和规律以及对隧道上部建筑物的影响。研究结果表明：上部结构对基础的位移有一定的约束作用，考虑上部结构的沉降曲线呈现良好的连续性；地表建筑物的层数越高，建筑物附近地表沉降越大；双线隧道开挖时，建筑物倾斜最大值可能出现在单线开挖的某一时段；隧道开挖过程中，建筑物由于基础沉降不均匀可能在其垂直面和水平面内产生扭转变形。
研究方向
对于受影响区域的建筑物特别是Ⅰ区的建筑物，为确定其受影响的程度以及是否需要采取措施和采取哪些措施，必须对已有建筑物进行变形等预测分析，定量掌握建筑物受盾构施工的影响程度。主要有两种预测方法：一是将建筑物和地层分开考虑的隔离法；二是将建筑物和土层作为一个整体考虑的整体分析法。
1、隔离法
把建筑物和地基分开考虑，首先进行地基变形预测分析，然后将盾构掘进引起的地基变化作为建筑物的输入条件进行结构分析。分析中，又可根据建筑物的结构情况分为两种方法：
（1）将地层的变形作为建筑物的变形。该方法主要适用于刚度相对较小的柔性建筑物，如一般的多层建筑物。
（2）给结构物施加相当于地层变形而产生的土压力。该方法适用于刚度大，变形受自身刚度影响大的结构物。对于此类结构物在进行预测分析时，一般可以将盾构施工时引起的地层变形对结构物的影响，转化为弹性作用力作用在结构物上。因此，可用弹性地基梁模型进行分析。
2、整体分析法
将土层和结构物作为一个整体来进行分析。一般需用有限元等数值方法进行计算分析。分析中，因存在地层单元和结构物分离的可能性，往往需在建筑物基础和地基、管片衬砌和周围土层之间设定特殊的接触面单元。对盾构施工工艺影响的模拟，通常要考虑开挖面压力的模拟、盾尾间隙和注浆的模拟、管片衬砌的模拟。对于注浆可采用两种方法来模拟：一是通过调整隧洞周边地层释放荷载的大小来反映灌浆迟早等注浆参数的影响；一是将灌浆开始时间、灌浆压力、灌浆量等作为地层移动的影响因素，在确定盾尾空隙量时综合反映其影响。
进展情况
目前， 盾构隧道施工过程和地面位移基本采用二位有限元模拟，但无法模拟开挖面土体的三维运动。计算结果与实际情况相差较大。盾构施工对建筑物的影响是一个动态发展的过程，盾构的位置不同，地层的变形情况也不同，目前三维模型进行模拟分析已经广泛应用。但为了简化分析，也可采用平面分析。同时，对建筑的影响分析时，通常考虑了以下工况：（1）建筑物接近开挖面时；（2）盾构通过建筑物时；（3）盾尾脱出建筑物时。
存在问题
通过对国内外研究现状的分析表明，目前对于盾构法施工与邻近建筑物相互影响研究中存在的问题具体可归纳为以下几个方面：
（1）在研究盾构隧道对邻近建筑物影响时，往往忽略了上部建筑物的存在，使得研究结果与实际情况有所不同。特别是对于隧道开挖引起的地表沉降，由于建筑物与基础是一个整体以及上部建筑物存在刚度，不能只考虑基础的存在来研究地表沉降。
（2）盾构施工会引起不同程度的地面沉降和地层移动，从而导致建筑物的不均匀沉降甚至开裂。由于建筑物基础形式的不同，盾构施工对建筑物的影响也不相同。但现阶段的研究主要集中在盾构隧道对桩基础的影响，并且在研究时没有考虑基础形式的不同。
（3）由于目前盾构法隧道施工建造地铁只在我国少数几个城市实行，还没有相关的沉降控制标准，也没有关于建筑物的评价标准，目前大多数国家都采用英国在Juhile延长线施工中对建筑物的评价原则和标准，但此标准中没有把土体损失和建筑物损坏程度相结合，不能较好的指导工程实践。因此，针对不同土质制定盾构隧道施工的相关评价标准对隧道的设计、施工以及正常运营都具有很重要的意义。
（吴成华单位：杭州市萧山区建设工程质量监督站；范伟单位：浙江久正工程检测有限公司）