基坑近地铁隧道的变形控制研究

张龙云

广州大学土木工程学院广东广州510006

摘要：本文依托于深圳临近已建隧道的某基坑工程，运用MIDAS/GTS有限元软件对基坑的开挖、支护方案对隧道变形及应力的影响进行有限元分析模拟研究。根据模拟结果，在临近地铁隧道的深基坑支护方案中，环形支撑结构能够满足隧道的变形要求，为一种适用于临近地铁隧道的基坑支护方式。

关键词：基坑支护；MIDAS/GTS；环形支撑；

由于地下建筑的错综复杂，一个深基坑开挖，必然会对周围的其他建筑产生不可忽略的影响，尤其是地铁隧道，对变形要求极为严格，需要控制在十几个毫米甚至几个毫米以内。因此，对基坑支护设计带来了极大的挑战。目前有大量研究人员为此难题开展相关研究，在大部分的工程里，都采用数值分析模拟的方法来验证方案的安全可行性。其中，许俊超[1]等采取数值分析与经验分析了基坑对隧道的隆起变形影响并给出保护措施；高盟[2]运用FLAC3D软件,建立三维数值分析模型模拟基坑开挖过程。

1工程概况

工程位于深圳市福田区。本工程设置5层地下室，项目用地面积约6262m2。场地北侧为一已施工封顶完成的塔楼，也有5层地下室，本项目北侧设置有9.2m宽通道联通南塔地下室；场地东侧为一条道路，路下有燃气、雨水、污水、给水、电力、通讯等管线，基坑边24m外有一条客运线盾构隧道；场地南侧也为一道路，路对侧为空地，空地上搭有临时板房；场地西侧为一条道路，路下有雨水、污水、给水、电力、通讯等管线，路对侧为小区。

基坑周边现状地面标高约6.0~6.8m，基坑底标高分-15.65m和-16.65m两个区域，故基坑开挖深度为22.25~25.25m，基坑周长约304.8m，面积约6262.1m2。基坑开挖主要揭露土层为杂填土、粘性土、中粗砂、砾质粘性土、全风化花岗岩等。本文采用MIDAS/GTS软件对整个设计及施工过程进行动态模拟分析，用实际数据、直观的图形来显示隧道的应力及其变形从，结果来看，本设计方案是安全可行的。

2基坑维护结构

2.1支撑体系

基坑支护采用地下连续墙+内支撑支护，地下连续墙外侧贴用地红线，兼作地下室外墙；竖向布置3道内支撑。施工地下连续墙之前先施工导槽，地下连续墙在地面施工，现状地面至地下连续墙顶部分以导槽支护。通道采用咬合桩+内支撑支护。

3数值模拟分析

3.1模型参数

通过MIDAS分析软件对抗拔桩参数对土体隆起的具体影响进行数值模拟分析。模型如图1所示。以隧道边缘、基坑边缘70m距离为模型边界；模型底面为基坑底以下微风化岩。模型中土体采用实体单元，模型尺寸为300m×200m×60m；基坑支护腰梁和支撑构件均采用一维梁单元，其截面形状和尺寸与实际结构完全相同；基坑支护墙采用等刚度代换后采用二维板单元代替，隧道衬砌结构采用二维板单元，其截面尺寸与实际结构相同。

图1计算模型图

3.2计算结果

依据计算的位移结果。当基坑开挖至第三层土时，隧道的位移变形最大，X位移位0.98mm，Y方向位移为0.58mm，Z方向位移为1.28mm，如图2所示为Z方向位移云图。从位移量大小来说，其值远小于根据深圳市地铁有限公司《城市轨道交通安全保护区施工管理办法》对于地铁隧道结构绝对沉降量与水平位移小于10mm的规定，所以该支护方式是安全可行的。

图2隧道位移云图

4结论

本文通过利用MIDAS有限元分析软件，对临近地铁隧道的深基坑支护设计做出数据性地有效分析，环形支撑结构为一种适用于临近地铁隧道的深基坑支护方式，对四周建筑物影响小，能够满足隧道等重要的建筑物的变形要求，保证周围建筑物的安全。

参考文献:

[1]许俊超.深基坑开挖对临近地铁隧道影响分析[J].山西建筑,2012,38(17):93-95.

[2]高盟,高广运,冯世进,等.基坑开挖引起紧贴运营地铁车站的变形控制研究[J].岩土工程学报,2008,30(6):818-823.

[3]戚科骏,王旭东,蒋刚,等.临近地铁隧道的深基坑开挖分析[J].岩石力学与工程学报,2005,24(a02):5485-5489.