基坑開挖對臨近地鐵結構基礎的影響

梅明亮

摘? 要：基坑開挖對于城市地鐵建設的安全性和可靠性是有著至關重要的影響的，目前我國的城市建設中有越來越多的隧道工程，那么在當地所進行的基坑開挖過程對于地質土壤的穩定程度就也會產生影響，甚至可能會導致周圍的底層出現移位的情況。因此，基坑的開挖對于臨近地鐵的結構質量以及穩定性都是有著重要影響的，我們應深入的分析其各類影響因素，同時針對這些安全隱患制定出最具針對性的優化對策。文章便從基坑開挖工程、影響地鐵隧道變形的常見因素和優化安全隱患的具體對策三方面詳細的討論了基坑開挖對臨近地鐵結構基礎的影響及對策。

關鍵詞：基坑工程;地鐵結構;影響及優化對策

中圖分類號：TU753 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0053-02

Abstract： Foundation pit excavation has a vital impact on the safety and reliability of urban subway construction. at present， there are more and more tunnel projects in the urban construction of China， so the local foundation pit excavation process will also have an impact on the stability of geological soil， which may even cause the surrounding bottom layer to shift. Therefore， the excavation of the foundation pit has an important impact on the structural quality and stability of the adjacent subway， we should deeply analyze its various influencing factors， and work out the most targeted optimization countermeasures for these safety risks. In this paper， the influence and countermeasures of foundation pit excavation on the adjacent subway structure foundation are discussed in detail from three aspects： the foundation pit excavation engineering， the common factors affecting the subway tunnel deformation and the specific countermeasures to optimize the safety hidden danger.

Keywords： foundation pit engineering; subway structure; influence and optimization countermeasures

1 基坑開挖工程

1.1 基坑變形理論

在基坑開挖的實際作業過程中，其周圍地層結構的整體承載能力和穩定性都會受到一定影響，這主要是由于隨著基坑的不斷開挖，開挖地面的整體承載力就會隨之慢慢下降，而附近地面的整體承載情況則會隨之加大，這樣附近地面就處在一個超負荷的狀態下，還會導致地面變形的問題發生。在兩側承載力不斷加大的過程中，附近的圍護墻就會承受更多的壓力，坑附近的土不斷的向坑的位置處移動，圍護墻所承受的壓力不斷增加的過程中就會出現變形問題，坑底還可能會形成一個凸起，這樣就會導致防護墻出現移動的現象，改變附近的地層結構。對坑底繼續開挖的過程中，卸荷不斷增加，這也是導致坑底凸起現象的最常見原因，地面的承載情況已經處于超負荷的狀態，坑底周圍的結構就會發生塑性變形，隨著工程的施工一直到工程停止，凸起現象就不會再出現了，一般情況下，塑形變形都是能夠恢復的，只有超出了一定范圍后，其對周圍結構所產生的破壞是不可恢復的。所以，當我們進行基坑的開挖作業時，施工中一旦遇到了塑性變形的情況，我們為了更好的保護圍護墻并且避免出現凸起，我們應制定出有效的預防對策。

1.2 基坑工程

作為地鐵隧道工程施工建設的基礎內容，基坑的實際建設質量對于地鐵隧道自身的穩定性和可靠性都是有著決定性的影響的，同時對周圍結構的建設效果也會產生重要影響，如周圍的地鐵和隧道的安全性都會受到一定影響，所以，在實際的工作中我們應全程監測基坑工程的施工過程，最大限度的提升基坑施工的整體質量。巖石工程學作為基坑工程研究的理論基礎，其設計和研究過程也結合了多個學科，如結構力學、工程環境學、土力學、工程地質學和高等土力學等。基坑工程的設計過程會涉及到很大的工程量，也要考慮到眾多因素，對其的監測工作也是有很大難度的，我們要考慮到現場土地的整體承載力、穩定性和強度等因素，同時也要考慮到施工材料與土地的相互作用關系和結合程度等因素。

由于影響的因素眾多，那么就要采取一定的方法對其各類影響因素進行深入研究，現階段常見的主要有三種方法，分別為通過理論進行研究、通過以往的經驗加以總結以及通過模擬實驗進行研究。其中，我國各類科研機構普遍采用的就是通過模擬實驗進行研究的方法，因為這種方法的操作較為簡單并且能夠根據項目的實際要求來修改數據，操作過程中可以進行大量的重復性模擬實驗，從而科學的總結出各類影響因素的變化規律，并能夠分析出它們實際影響臨近地鐵結構的方式和效果;通過以往經驗加以總結的研究方法是直觀性最好的，通過過往的案例研究和經驗將各類影響因素總結起來，并分析它們之間的具體聯系來總結出規律;而通過理論進行分析的方法就是利用先進的計算機信息技術來模擬和分析各類影響因素，同時還能夠不斷的優化和完善相關因素，最大限度的降低基坑工程對周圍結構的影響，這一方法相對來說復雜程度更高，但其在計算數據中的精確程度更高，在基坑工程的施工作業過程中也將會發揮出更重要的作用。

2 影響地鐵隧道變形的常見因素

2.1 基坑與隧道之間的高差

基坑的深度是會導致周圍的建筑產生沉降差的，沉降差會隨著深度的不斷加深而越來越大，并會導致隧道的土層結構出現很大的變形問題，基坑的深度越大，那么建筑物就會產生越大的沉降問題，而為了有效的提升土質之間的牽引力，我們一般會采取將一些質量符合要求的石碩加入到基礎掩埋的過程中，從而盡可能的降低因為基坑開挖的深度不斷增加對周圍隧道變形所產生的影響。基坑開挖的深度要適中，太淺雖然不會對隧道變形產生太大影響，但是其影響是較為不均勻的，同時臨近隧道的穩定性也會降低，可能還無法真正的滿足項目的整體使用需求以及建筑結構的安全性要求。因此，在施工單位開挖基坑的過程中，對于基坑的開挖深度我們應進行嚴格把控，并應在綜合考慮多種因素的基礎上確定其深度，如應考慮到基坑的深度要求以及工程的實際需求等因素。

2.2 基坑與隧道之間的水平距離

基坑與臨近地鐵隧道之間的位移關系是影響基坑對臨近隧道的變形情況的重要因素，并且在研究大量的工程項目實例的過程中，我們也看到了基坑與隧道之間的水平距離大小對周圍環境是否產生變形情況有著直接影響，即水平距離越近，就越容易出現變形的情況。所以，我們應認識到當基坑和周圍建筑物的水平距離太近時，周圍建筑物就會慢慢的向著基坑的方向傾斜，而當其有了越來越深的開挖深度，就會產生更大的變形程度，那么在確定基坑的位置時應考慮到這一特點。進行基坑開挖的作業時，我們應對整個作業過程進行監測，嚴格的把控附近建筑物的位置以及隧道的傾斜角度，從而控制好這兩者之間的水平距離，盡可能的將臨近隧道的變形程度以及基坑的實際沉降深度控制在合理的范圍內。有些隧道的位置距離基坑較近，那么就更應該有效的監控隧道地表的沉降變形情況。為了更加有效的預防隧道安全結構受到破壞，不建議將基坑工程建設在地層變形的主要影響區域，同時還要采取有針對性的防護措施。

2.3 地下水降水對地鐵隧道變形的影響

在地下水降水的過程中，水位不斷上升就會導致地鐵隧道內部的應力更加集中，那么地鐵隧道的正常運行就可能會受到影響，如果因地下水降水導致水位上升太多，還可能會導致車站周圍的土體受到剪切破壞，從而大大的損壞地鐵隧道的實際結構。

3 優化安全隱患的具體對策

3.1 構建科學的計算模型

在我們研究基坑開挖對臨近地鐵結構基礎所產生的影響時，我們在科學確定基坑工程具體的設計方案時主要依據的是現代化的信息計算機技術，從而盡可能的降低基坑開挖作業對周圍的建筑物結構產生影響。在構建計算模型時我們主要選擇的是連續介質有限元法這一計算方法，這種方法以土力的巖石力學以及計算機的相關軟硬件系統為基礎，同時也考慮到了基坑工程周圍的隧道項目的建設環境等因素，科學的分析并計算出基坑工程與周圍隧道之間的相互影響力，同時制定出相應的解決對策。電子信息計算機技術的發展和更新速度是非常快的，那么構建計算模型所需要使用到的計算機軟硬件系統也會得到不斷的更新和完善，借助于更為先進的計算機信息系統，我們能夠精確的計算出各類支護裝置的相關數據，總結出開挖過程中周圍建筑物發生沉降和結構變形的具體規律，這樣所確定的工程項目建設方案才是最為科學合理的。

3.2 構建科學的三維模型

在分析基坑結構的施工建設工作時，我們還要為其建立科學的三維模型，而其技術原理就是將計算機數據與三維立體結構進行科學的結合和模擬，所建立的三維模型能夠更好的保證計算結果的真實性和準確性，并且采用模擬相關數據時采用這一模型其重復性也更好，我們對各類影響因素可以進行更加深層次的研究工作，其能夠滿足臨近地鐵隧道結構影響因素研究工作的相關要求。建立三維模型時，我們選擇的是非常常見的土工實驗數據作為模擬的基礎數據，不斷的模擬基地的沉降情況和整體承載能力，及時的調整并改進錯誤的參數信息，從而保證模擬數據的準確性。現階段，隨著我國計算機技術的不斷發展，我們所構建的三維模型也是較為先進的，其能模擬出具有較高精確性的數據結果，應用在基坑開挖對臨近地鐵結構基礎的變形影響的研究工作中具有易操作、高效以及便捷等優勢。

3.3 加強第三方監測變形工作

基坑開挖過程施工作業的過程中，第三方的監測工作也是十分重要的，首先，對開挖地面的地質情況應進行嚴格的監測，監測土質的性質及其變化情況，如土質的顏色、濕度和密實度等，確保土質的分布情況與地質勘察和設計文件中的情況是吻合的。巡視開挖面的土體是否存在滲漏水的現象，如有發現應記錄好滲漏水的顏色、氣味、位置、滲漏水量以及是否伴有砂土顆粒，還要巡視是否存在土體塌落的問題，明確塌落的大小、位置、原因以及發展趨勢等內容，通知施工單位立即采取有效的整改措施;其次，對地下水應進行有效的控制。監測附近地面是否出現沉降的情況;最后，對基坑的周邊也要進行定期的巡視，發現地面積水時，記錄下積水的位置、水量、深度等參數，檢查坡頂排水系統是否通暢以及地面硬化的完好程度，對坑邊也要進行有效監測，避免其出現超載的問題。

4 結束語

通過以上的論述，我們對基坑開挖工程、影響地鐵隧道變形的常見因素和優化安全隱患的具體對策三個方面進行了詳細的分析和探討。隨著我國城市現代化基礎設施的逐步完善，地鐵隧道工程的施工建設工作也越來越難了，對基坑進行開挖作業時會導致周圍土體結構出現變形的情況，并且還會影響到周圍建筑物和隧道的安全性和穩定性，因此，在實際的工作中我們應認真對待各類影響因素，制定出最優的施工方案，最大限度的消除基坑開挖對臨近地鐵結構基礎所產生的不利影響。

參考文獻：

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