基坑开挖引起下卧盾构隧道隆起及控制研究
地铁深基坑施工引起下卧既有隧道隆起变形的有限元分析
地铁深基坑施工引起下卧既有隧道隆起变形的有限元分析摘要：本文以武汉地铁4号线越江隧道汉阳岸上段风井设备层深基坑为工程背景，采用有限元方法重点分析了地铁深基坑开挖施工对下卧既有盾构隧道的隆起影响，得到了基坑开挖过程中，下卧既有隧道的隆起发展规律；并探讨了减轻隧道隆起变形的施工措施；为后续地铁工程建设提供一定的参考价值。
关键词：地铁；盾构隧道；深基坑；隆起Abstract：In this paper，deep excavation engineering above existing shield tunnels of subway was modeled with plane strain FEM(Finite Element Method), and its influences on the development of uplift displacement of shield tunnels were analyzed stage-by-stage. Moreover, feasible measurements preventing uplift .of underlying shield tunnels were proposed. This study could be a valuable reference for further research and engineering practice.Key words: the subway; Shield tunnel; Deep foundation pit; uplift1、工程背景随着城市轨道交通线网的逐渐密集，在既有隧道上方进行各种深基坑施工的情况逐渐增多，如上海[1][2]、南京[3]等地均有先例。
从基坑与下卧隧道的走向关系来看，已有的工程实例中基坑纵向与隧道走向一般以较大的角度相交，从而相互影响的范围相对较小。
本文以武汉地铁4号线二期越江区间汉阳岸隧道与上部风井设备层基坑为背景，针对隧道走向与基坑纵向一致且左右线盾构隧道均在基坑范围内的更不利情况作分析和探讨。
某盾构隧道管片隆起成因分析与对策
某盾构隧道管片隆起成因分析与对策陈力华;付军【摘要】某地铁盾构隧道贯通后,在其正上方进行房建基坑开挖过程中,突然出现了盾构管片上隆现象.为了查明盾构隧道管片上隆是否是受基坑开挖卸载影响所致,进行了数值模拟和现场分析.分析结果表明:在隧道覆土超过一定深度时,基坑开挖卸载对隧道变形影响较小;盾构隧道注浆不密实可能引起轨道上浮.为此,针对性地提出了该工程的处治对策,可为类似工程的处治提供经验.%During a process of excavating foundation pit above the shield tunnel of a subway that has been put into service, shield slab uplift suddenly appears. Whether the unloading due to excavation causes the shield slab uplift is investigated through numerical simulation and field analysis. The results show that when the tunnel is covered by a certain thickness of soil, the unloading of pit excavation has relatively slight influence on the tunnel deformation, while that the grouting for shield tunnel is not dense may cause the tunnel to float upward. Therefore, suggestions are put forward for the treatment, which can provide a reference for similar projects.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2017(033)006【总页数】6页(P79-83,88)【关键词】盾构;基坑;隆起;地下水;卸载【作者】陈力华;付军【作者单位】招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆 400067;中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司,湖北宜昌 443000【正文语种】中文【中图分类】U459.3目前，越来越多的城市地铁使用盾构法开挖，而随着地铁建成通车，地铁沿线也逐渐成为商业、住房开发的黄金地段。
基坑开挖对下方既有盾构隧道影响分析
基坑开挖对下方既有盾构隧道影响分析摘要：针对基坑开挖对下方既有盾构隧道的影响，将不同研究方向与已有研究成果相结合，同时附上ABAQUS有限元模型位移云图，对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的参数取值范围提出了个人的见解并对隧道隆起形式结合基坑坑底隆起形式进行了解释。
关键词：隧道隆起；坑底变形；位移云图随着地铁在我国大规模的建设，邻近下方既有地铁隧道的基坑开挖工程日益增多。
基坑开挖卸载及降水措施，会使下方盾构隧道产生竖向和水平向位移，同时横截面产生收敛变形，而地铁对隧道的变形要求极其严格。
因此，研究基坑开挖对下方既有隧道的影响非常重要。
目前关于基坑开挖对既有隧道影响的研究有很多，姚爱军[1]等应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法，研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律；魏纲[2]等结合国内多个工程案例的实测数据，提出了预测隧道最大隆起值的经验公式，并得出隧道隆起范围为开挖范围的2.2 倍，；黄宏伟[3]等根据实际工程案例与有限元软件相结合，提出隧道变形的速率随着基坑开挖深度的增加逐渐增加，隧道纵向约 6 倍基坑宽度产生较大隆起；宋晓凤[4]等提出可以2h 为界限将基坑施工邻域分为强影响区和弱影响区；左殿军[5]等提出地表沉降、隧道衬砌位移随基坑开挖深度加深逐渐变大，在内支撑间距离较大时，沉降与位移增加速率较大。
作者结合自己的研究方向，对现有研究提出一些自己的看法。
1.对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的理解式中，Lmax為隧道最大隆起值；B为基坑开挖暴露的隧道长度；a为卸载率，该值越大，表明土体应力卸载越彻底；h为基坑开挖深度；H为隧道顶部覆土厚度；S为基坑开挖面与隧道的最小净距离。
式中并未对卸载率a的值取值范围做出规定，若将其用于预测基坑开挖宽度很大（即B很大），而开挖深度很小且基坑开挖面与隧道的最小净距离S 很大（即a很小）的隧道竖向最大位移时，结果将不适用。
基坑开挖对下卧隧道变形影响分析及合理加固范围研究
基坑开挖对下卧隧道变形影响分析及合理加固范围研究王定军;王尉行;刘俊景;段罗;王举伟;徐前卫【摘要】在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海段下沉式隧道需要采取明挖基坑的方式长距离平行上跨既有的地铁11号线隧道,而基坑开挖会使下卧隧道产生结构变形和附加受力,从而影响隧道的运行安全.借助数值分析软件,对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同旋喷桩地基加固情况下基坑开挖对下卧隧道的受力和变形影响.在此基础上,提出了合理的地基加固宽度和深度,把地铁隧道变形控制在规定范围内.最后,通过对现场监测数据的分析,验证了所提地基加固方案能有效控制下卧隧道的变形,并为以后类似工程的设计与施工提供了借鉴和参考.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2018(021)004【总页数】6页(P43-47,52)【关键词】基坑开挖;下卧隧道;数值模拟;变形控制;地基加固【作者】王定军;王尉行;刘俊景;段罗;王举伟;徐前卫【作者单位】中铁二局第五工程有限公司,610091,成都;同济大学交通运输工程学院,201804,上海;中铁二局第五工程有限公司,610091,成都;中铁二局第五工程有限公司,610091,成都;中铁二局第五工程有限公司,610091,成都;同济大学交通运输工程学院,201804,上海【正文语种】中文【中图分类】U456.3+1;U457+.3近年来，越来越多的基坑工程位于已建地铁隧道的上方，而且随着基坑规模越来越大，基坑越挖越深，离地铁隧道的距离则越来越近，由此带来很大的施工风险。
基坑开挖过程中，必然会引起基坑坑底一定范围内的地层发生回弹，而地层的回弹变形对地下已建地铁隧道将产生上浮的作用，使其产生竖向的上抬变形以及水平方向的收敛变形［1-6］。
一般来说，基坑内被动区加固能有效控制下卧隧道的位移，但加固的效果与加固体的性质、加固深度和加固范围等因素有关［7］。
深圳市桂庙路快速化改造工程前海段下沉式隧道基坑与地铁的重合距离达到了420 m，基坑开挖对地铁隧道变形产生的叠加效应使得隧道的最终隆起量难以控制；基坑距离隧道最近处仅9.62 m，开挖对隧道的影响较大。
基坑开挖对下卧隧道的影响分析
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基坑开挖对下卧隧道的影响分析
第 15 期
隧道，隧道外径为 6.2 m，基坑坑底距隧道拱顶仅 9.9 m，模 型几何尺寸如图 1 所示。图中，数据单位均为米（m）。
基坑部分土层主要为 2.1 m 杂填土、7.5 m 砂土，砂土 以下都是粉质黏土，场地内无地下水，因此下文不考虑地 下水的影响。
ZHANG Xiaopeng
（Inner Mongolia Vocational and Technical College of Communication，Chifeng Inner Mongolia 024000）
Abstract: With the continuous development of social economy, many cities have begun to build subways to relieve ur⁃ ban traffic pressure, and cases of excavation of foundation pits next to tunnels often appear. In order to clarify the im⁃ pact of foundation pit excavation on the underlying tunnel, this paper takes a foundation pit excavation project locat⁃ ed in the upper part of the tunnel as an example, and uses PLAXIS 2D finite element software to analyze the founda⁃ tion pit support and excavation steps, and studies the changes of tunnel displacement and stress during foundation pit excavation. The results show that as the excavation of the foundation pit progresses, the deformation of the tunnel gradually increases, the maximum deformation of the tunnel appears at the top of the tunnel, and the maximum bend⁃ ing moment of the tunnel appears at the horizontal position on both sides of the tunnel. Keywords: foundation pit excavation；underlying tunnel；HSS model；tunnel deformation；stress change
基坑开挖对紧邻下卧地铁隧道变形的影响与控制研究
区基坑工程为背景，采用Plaxis 3D有限元软件对卫星厅基 坑开挖的动态施工过程进行了模拟[6-8]。在此基础上，研究 了不同开挖方案对下卧地铁隧道变形的影响，对比分析了 转换板和转换梁2种措施对紧邻下卧地铁隧道上浮变形的控 制效果。
Abstract: Based on the foundation pit project of Shenzhen Airport Satellite hall, which is close to the existing tunnel of Shenzhen Metro Line 11, this paper uses Plaxis 3D software to simulate the actual construction process of the foundation pit. On this basis, the deformation of the underlying tunnel caused by the excavation of foundation pit is studied. This paper studies the influence of different "layered and segmented" excavation schemes on tunnel deformation, and analyzes the control effect of transfer beam and transfer plate structure on the deformation of subway tunnel. The results show that in the construction of foundation pit, the reasonable use of space effect of sequence construction method and construction of transfer plate structure can effectively control the tunnel uplift. Keywords: foundation pit excavation; tunnel deformation; sequence construction method; transfer plate; numerical
关于隧道道床隆起病害的分析研究与防治措施建议
关于隧道道床隆起病害的分析研究与防治措施建议文章通过收集国内多地既有地铁关于隧道道床隆起病害案例，并分析研究其产生原因，从设计施工角度分专业提出了后续地铁线路建设可供参考的病害防治措施。
标签：道床隆起；承压水；植筋；泄压孔Abstract：Through collecting the existing subway cases of tunnel bed uplift disease in many places in China，and analyzing the causes of the disease，this paper puts forward the measures of disease prevention and cure from the point of view of design and construction，to serve as a reference for the subsequent subway line construction.Keywords：roadbed uplifting；pressurized water；planting tendons；pressure relief holes随着我国城市化建设步伐的加快，中心城市不断向周边辐射，轨道交通建设的紧迫性日渐增加。
全国多个城市正进行地铁项目建设，隧道道床隆起的病害时有发生，值得我们深入研究，并把问题遏制在萌芽状态。
1 国内地铁隧道道床隆起病害及原因分析通过收集全国多地地铁相关案例（见表1），总结了盾构隧道和矿山法隧道道床隆起的原因及处理措施，给后续地铁建设提供参考。
综上可知，矿山法隧道道床隆起的案例远多于盾构隧道。
经分析，隧道道床隆起的主要原因可分为以下几种：（1）盾构管片或暗挖隧道衬砌仰拱处防水失效，地下水渗入隧道。
（2）盾构管片或衬砌与道床间不密实等原因，地下水涌入道床与仰拱之间的缝隙形成局部水囊积水。
基坑开挖及降水引起下卧隧道变形的解析
基坑开挖及降水引起下卧隧道变形的解析摘要：本文旨在探讨基坑开挖和降水对下卧隧道变形的影响机理和解决方法。
通过分析基坑开挖和降水引起的地下水位变化，结合岩土力学和隧道工程学知识，深入研究了下卧隧道在不同条件下的变形情况，并提出了相应的防治措施。
研究结果对于隧道工程的安全设计和施工具有重要的指导意义。
关键词：基坑开挖；降水；下卧隧道；变形；防治措施一、基坑开挖对地下水位的影响基坑开挖是城市建设和地下工程施工中常见的活动，其会对地下水位产生显著的影响。
地下水位变化机理分析能够揭示基坑开挖与地下水位关系的复杂性，有助于更好地理解地下水位变化对隧道工程的影响。
1.1 地下水位变化机理分析1.1.1 基坑开挖导致地下水位下降基坑开挖过程中，土体受到剧烈扰动，导致原本存在于孔隙中的地下水逐渐流向基坑周围，形成一个水流通道，使地下水位逐渐下降。
这种下降通常是暂时性的，随着基坑开挖的完成和土体重新沉积，地下水位可能会逐渐恢复到开挖前的水平，但在某些情况下可能会出现部分恢复或持续性下降。
1.1.2 基坑开挖引发地下水流变化基坑开挖改变了地下土体的孔隙结构和水流通道，导致地下水流的重新分布。
原本稳定的地下水流动路径被打断，水流可能会从原来的通道转移到新的通道中，甚至可能出现反向流动。
这种水流变化会影响地下水位的分布和变化速率，进而对隧道工程产生影响。
1.2 地下水位变化对下卧隧道的影响1.2.1 地下水位下降对隧道周围土体的影响隧道周围的土体通常处于饱和状态，地下水起到支撑土体和稳定隧道结构的作用。
当地下水位下降时，土体中的孔隙水压降低，可能导致土体失去部分支撑，从而引发沉降和变形。
特别是在基坑开挖后，隧道周围土体的沉降可能会导致隧道结构的不均匀沉降，进而影响隧道的稳定性。
1.2.2 地下水流变化对隧道结构的影响地下水流的变化也可能对隧道结构产生影响。
例如，原本稳定的地下水流通道被破坏后，水流可能会对隧道周围的土体产生冲刷和侵蚀，进而导致土体的松动和坍塌。
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整个模 型大 小为 １ ５ ０ ｍ ｘ ５ ５ ｍ ×１ ７ ０ ｍ， 区 间隧道 结 构长 度 开挖高度分别为 ２ ． ２ ｍ， ３ ． ０ ５ ｍ。模拟过程有如下 分析 ： １ ） 初始状 １ ５ ０ ｍ， 盾构外径 Ｄ＝ ６ ． ２ ｍ， 管片壁厚 ０ ． ３ ５ ｍ， 加 固区 ４ ４ ． ６ ｍ× ３ ５ ｍ。 态下地层 的初始应力平衡 ； ２ ） 模拟盾构 隧道开挖及管片安装 ； ３ ） 模 ［ １ ］ 任永 华， 曾维德． 三都隧道 实施性施工组织设计 ［ Ｊ ］ ． 铁道科 ［ ２ ］ 中铁 西南科 学研 究院有 限公 司． 三都 隧道 超前 地质预 报 分 学与工程 ， ２ ０ １ １ （ ７ ） ： １ ２ １ — １ ２ ２ ． 析报告 ［ Ｒ ］ ． ２ ０ ０ ６ ．
第３ ９卷 第 １ ０期 ２ ０ ｌ ３ 年 ４ 月 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ １ ９ ５ — ０ ２
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲ ＣＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ ＵＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ ．１ ０
构 隧道影 响的数值模 型 ， 根据 不 同施 工 工况进 行模 拟 ， 动态 地分 基坑降水影析 了施工过 程中基坑 开挖对 盾构 隧道 的影 响及 变形控 制措 施 的 由于抗浮桩数 量众 多 ， 无 法在 ３ Ｄ模 型 中逐个 建立 。本 文采 用等
道 运营期 间 ， 最 大位 移 一 般 不 能 超 过 ２ ０ ｍ ｍ， 回弹 变 形 不 超 过 ７ ６ ８ ０ ８ 。计算 时为了简化模型 ， 将相 近土层合 并成一层进 行计算 。 １ ５ ｍ ｍ， 隧 道 变形 曲率 半 径 须 大 于 １ ５ ０ ０ ０ ｍ， 相 对变 形 须 小 于 模型 总共 分为 四个土层 ， 分别 是 ： 砂质粉土 ２ ０ ｍ、 淤 泥质 粉质粘 土
道顶 ４ ． ３ ３ ｍ～ ５ ． ９ ８ ｍ， 开挖 阶段隧道 最小 覆土 约为 ０ ． ５倍洞 径 。 本工程基坑 开挖面基 本处于粉砂 中， 基坑影 响深度范 围内的土层 为填土 、 粘质粉土 、 砂质 粉土 、 淤 泥质粉 质粘 土 等 ， 开挖过 程 中地
搅拌桩土体加 固
粘性土不小于 １ ． ｏｍ
ｌ 一 § ： ｊ
１
至 － ’ ２ ３ ． ０ ８ 罱 岛 十 士 盘 ０ ８ ８ 萤 高 ｒ Ｉ
＝一
下水降至坑底 以下 １ ｍ， 区间隧道 顶部及 以上 土层采 用水 泥土搅
拌桩进行满堂加 固 ， 在下卧双线 隧道 中间及两侧 每间距 １ ． ０ ｍ 布 置直径为 ６ ０ ０ ｍ ｍ 的钢筋混凝 土钻孔 灌注 抗拔桩 ， 形成 门式 框架 以抑制基坑 开挖 卸荷 引起 下卧地铁隧道上浮变形见 图 １ 。
２ ６ ０ ２ ６ ０ ３ １ Ｏ × ４ ２ ６ ０ ３ｌ Ｏ ｘ ４ ２ ６ ｏ ２ ６ ０ ３ ４ ｏ
．
４ ４ ６ ０
３ ４ ０
，
图 １ 工 程 结 构 图
数值模拟工况 简介 。
２ 计 算模 型
工况一 ： 未进行加 固分 析 。计 算考 虑土 体整 层开 挖 ， 其 分层
１ ／ ２ ５ ０ ０ 。随着近年来城市建设 的快速发展 ， 常常会 出现基坑工 程 夹粉 土 １ ０ ｍ、 淤泥质粉质粘土 １ ５ ｍ、 粘土 ２ ０ ｍ。计算时假设 围岩 骑跨 于已建地铁 区间 隧道之 上这 一新 问题 。然 而基坑 开挖 卸 载 为单一 、 均质 的连续 介质 ， 其 物理 力学 性质 根据 工程地 质勘 察 和 会 引起 下卧盾 构 隧道 隆起 ， 使 隧 道 的使 用功 能 和安 全性 受 到 威 试验 资料并结 合规范来 取值 ， 各参数 见表 １ 。该 模型 计算考 虑 土 胁 。本文 以杭州市某基 坑开 挖为 背景建 立 了基坑 开挖 对下 卧盾 体整层开挖 ， 其分层开挖高度分别 为 ２ ． ２ ｍ， ３ ． ０ ５ ｍ。计算 中考虑
Ａ ｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
・１ ９ ５・
基 坑 开 挖 引 起 下 卧 盾 构 隧 道 隆 起 及 控 制 研 究
李 永 永
（ 山西省交通科学研究院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
摘
要： 以某盾构隧道上方 近距离 基坑 开挖为背景 ， 建 立 了基坑开挖对 下卧盾构 隧道 影响的数值模 型 ， 根 据不 同施 工工况 进行模
拟， 动态地分析 了施工过程 中基坑 开挖对盾构隧道的影响及变形控 制措施 的效果 ， 研 究结果可为优化设计和施工提供参考 。
关键词 ： 基坑开挖 ， 盾构 隧道 ， 变形控 制， 数值模拟
中图分类号 ： Ｕ ４ ５ ５ 文献标识码 ： Ａ
地铁运营对 所在 隧道 的变形 要求 极其 严格 。关 于基 坑开 挖 模 拟岩体采用 Ｍｏ ｈ ｒ － Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ弹 塑性模 型 ， 衬砌采 用 线弹性 模 型 ， 引起运营地铁隧道变形 的控制标 准及相应 保护措施 ， 国内 尚无 系 采用 板单元模拟衬 砌结 构 ， 实体 单元 来模 拟 土体 及加 固土 。ＭＩ — 统 编制的相关规程 ， 仅 上海市 对地 铁 的变形提 出暂 行规 定… ： 隧 Ｄ Ａ Ｓ有限元 模 型 网格 划 分 如 图 ２ ， 图 ３所 示 ， 模 型单 元 个 数 为
效果 。
效刚度法 ， 即规范 中规定 复合地基 的复合模 量进行等效换算 。
１ 工程概 况
金沙湖 绿轴下沉广 场工 程位 于杭州 经济 技术 开发 区规 划金
Ｉ 满 堂 三 轴 水 泥 堂 拌 桩 土 体 加 固
Ｉ １ ２ ０ ｃ ｎ ｌ 厚 结构底板 Ｉ １ ０ ｃ ｌ ｎ 厚素混凝土垫层 满堂三轴水泥搅拌桩土体加固 ＋ １ ． ５ ５ （ 下沉广场 结构顶高程 ）
沙湖北侧 的九沙大道下及其两侧 。九 沙大道为 快速路 ， 本 工程为 沟通九沙大道 两侧地 块 的下穿 九沙 大道 的人行 交通 工程 。绿轴 下沉广场面积为 １ ２ ５ ８ ０ ｍ ， 基坑开挖深度 约为 ５ ． ２ ５ ｍ， 本 工程基 底（ 素混凝土垫层底 ） 距离 １ 号线左线 隧道顶 ３ ． １ ７ ｍ， 距离右线 隧