淺談隧道施工對(duì)臨近建筑物的影響

姚潤樾 呂釗民

摘 要：本文通過閱讀文獻(xiàn)資料，總結(jié)隧道施工的相關(guān)特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例分析近接電纜隧道施工對(duì)臨近建筑物的影響，并提出相關(guān)的建議和注意問題。

關(guān)鍵詞：近接隧道；隧道施工；影響區(qū)

1.概述

進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國借鑒國外各大城市發(fā)展地下交通的成功經(jīng)驗(yàn)，在一些城市也相繼投入巨資用于地鐵的規(guī)劃和建設(shè)[1]。然而，不可避免的是，地下交通體系經(jīng)常從城市建筑物下方或側(cè)面穿過，在城市中修建地下工程不僅要考慮復(fù)雜的地質(zhì)條件，還要考慮地鐵設(shè)計(jì)路線周邊的各種建筑物和密布的地下管線[2]。

2.工程概況

2.1項(xiàng)目基本情況及水文地質(zhì)

擬建220kV電纜隧道工程A標(biāo)段位于廣州市某地，長約2350m，本段隧道施工方法擬采用盾構(gòu)法，設(shè)計(jì)隧道底板標(biāo)高為-3.50～-10.50m，設(shè)計(jì)隧道洞高4.2m。本工程的臨近建筑物為社區(qū)X號(hào)樓，到電力隧道結(jié)構(gòu)線最近水平距離約為1.3m；西場(chǎng)宿舍樓到電力隧道結(jié)構(gòu)線最近水平距離為1.0m，地面高程一般在7.0～14.0m之間。

根據(jù)本次勘測(cè)成果，本區(qū)間電纜隧道沿線上覆第四系地層主要為人工成因的雜填土，淤積成因的淤泥、淤泥質(zhì)土，沖積成因的含淤泥粉細(xì)砂、粘土、細(xì)砂及中粗砂，殘積成因的粉質(zhì)粘土，下伏基巖為白堊系的粉砂質(zhì)泥巖和砂礫巖。

本次勘測(cè)期間，地下水位埋深為1.20m～8.20m，水位高程2.28～8.52m。

3.有限元分析

3.1幾何模型

3.1.1總體模型

總體模型充分考慮隧道開挖引起的邊界效應(yīng)，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，X方向和Y方向取盾構(gòu)隧道直徑3～5倍范圍，Z方向取隧道內(nèi)埋深的2～4倍。計(jì)算模型側(cè)向加水平約束，底部加豎向約束，頂面為自由面，不加約束。

3.1.2電力隧道開挖模型

該盾構(gòu)法施工采用的管片長度為1.5m，西場(chǎng)宿舍區(qū)間隧道全長約為102m，社區(qū)X號(hào)樓區(qū)間段隧道全長約為70.3m。故按西場(chǎng)宿舍區(qū)間段管節(jié)長度分67次開挖，社區(qū)10號(hào)樓區(qū)間段管節(jié)長度分49次開挖模擬盾構(gòu)法施工開挖隧道道，通過鈍化土體單元模擬盾構(gòu)法施工過程。

3.2三維有限元模型建立

3.2.1荷載及邊界條件

計(jì)算過程中的主要荷載包括各土層的重力及結(jié)構(gòu)的重力，并約束有限元模型底部的豎向位移，計(jì)算模型各側(cè)面的法向位移。

3.2.2土層參數(shù)及本構(gòu)關(guān)系

3.2.3隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)及本構(gòu)關(guān)系

本次分析的隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)及本構(gòu)關(guān)系如下表2。

3.3三維有限元計(jì)算結(jié)果

3.3.1地面建筑物位移

表3為西場(chǎng)宿舍位移極值匯總表，表4為社區(qū)X號(hào)樓位移極值匯總表。

4.分析結(jié)論

4.1分析結(jié)論

本次分析借助有限元軟件Midas/GTS建立環(huán)西電力隧道西場(chǎng)宿舍和社區(qū)10號(hào)樓區(qū)間段的三維模型，對(duì)盾構(gòu)開挖引起的既有建筑結(jié)構(gòu)變形特性進(jìn)行了分析與評(píng)估，主要得到如下結(jié)論：

（1）由分析可知，電力盾構(gòu)隧道開挖對(duì)西場(chǎng)宿舍和社區(qū)X號(hào)樓的影響比較大，處于盾構(gòu)隧道施工的強(qiáng)影響區(qū)，沉降和傾斜雖未超過規(guī)范限值，但施工存在巨大風(fēng)險(xiǎn)，建議進(jìn)行相關(guān)措施。

（2）盾構(gòu)隧道距離西場(chǎng)宿舍的最近距離約為1.0m，盾構(gòu)隧道的開挖引起的樁的水平位移最大為64.569mm；隧道距離社區(qū)10號(hào)樓的最近距離約為1.3m，盾構(gòu)隧道的開挖引起的水平位移最大值為46.400mm。盾構(gòu)隧道的開挖對(duì)樁基的影響非常大，在盾構(gòu)隧道施工過程中受到的附加水平彎矩對(duì)樁基礎(chǔ)的安全造成巨大風(fēng)險(xiǎn)，建議進(jìn)行樁基托換或者進(jìn)行其他的加固措施，以防風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]唐勝. 地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)法施工工程影響分析[D]. 湘潭大學(xué)， 2015.

[2]趙凌宇. 地下隧道開挖對(duì)臨近建筑物變形的影響研究[D]. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）， 2016.

[3]Peck R B. Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground[J]. 1969.

[4]姜忻良，趙志民，李園. 天津地鐵盾構(gòu)施工對(duì)鄰近工程設(shè)施影響的動(dòng)態(tài)模擬[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)與工程技術(shù)版）. 2006， 39（2）： 188-193.

[5]劉國楠，張遠(yuǎn)榮，肖文海. 盾構(gòu)過富水砂層對(duì)地表建筑物影響的研究[J]. 地震工程學(xué)報(bào). 2011， 33（3）： 243-248.

（作者單位：華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院）