地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物穩定性分析

王立新 王強 施王帥胤 竇磊明 江騰飛 汪珂 邱軍領 楊桃

文章編號：1671-3559（2023）06-0711-09DOI：10.13349/j.cnki.jdxbn.20230807.001

摘要： 為了考察飽和黃土地層暗挖地鐵隧道下穿玻璃幕墻建筑物時建筑物及玻璃幕墻的穩定性特征，利用有限元軟件MIDAS GTS NX對西安某地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物進行數值模擬分析，并對比采取注漿加固與未采取注漿加固工況時有限元分析結果與現場實測數據。 結果表明： 周圍土體的沉降主要集中在隧道附近，在地表形成沉降槽；玻璃幕墻的沉降主要在開挖過程中形成，約占總體沉降的95%；未采取注漿加固時地表及建筑物的最大沉降達到79.74 mm，而采取注漿加固后最大整體沉降為13.75 mm，通過全斷面注漿和合理的施工工序可以使沉降有效減少82.76%；選取的測點實測平均沉降為13.57 mm，有限元分析中對應測點的平均沉降為10.94 mm，二者誤差為2.63 mm，數值模擬與實際工況基本吻合。

關鍵詞： 隧道工程；有限元分析；數值模擬；玻璃幕墻；注漿加固

中圖分類號： U121;U45

文獻標志碼： A

Stability Analysis on Subway Tunnel Concealed Excavation Through Glass Curtain Wall Buildings

WANG Lixin1，2，WANG Qiang3，4，SHI-WANG Shuaiyin4，DOU Leiming4，JIANG Tengfei4，

WANG Ke1，2，QIU Junling4，YANG Tao5，6

（1.China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xian 710043，Shaanxi，China;

2.School of Civil Engineering and Architecture，Xian University of Technology，Xian 710048，Shaanxi，China;

3.Earthquake Agency of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot 010010，Inner Mongolia，China;

4.School of Highway，Changan University，Xian 710064，Shaanxi，China;5.Sichuan Dujin Mountain Rail Transit Co.，Ltd.，

Chengdu 611830，Sichuan，China;6.Sichuan Shudao New System Rail Group Co.，Ltd.，Chengdu 610023，Sichuan，China）

Abstract：To investigate stability characteristics of buildings and glass curtain walls when a subway tunnel in saturated loess strata concealed excavation through glass curtain wall buildings，numerical simulation analyses were carried out on a subway tunnel concealed excavation through glass curtain wall buildings in Xian city by using finite element software MIDAS GTS NX. Finite element analysis results and field measured data at grouting reinforcement and non-grouting reinforcement working conditions were compared.The results show that the settlement of surrounding soil mass is mainly concentrated near the tunnel，forming a settlement trough on the surface.The settlement of glass curtain walls is mainly formed during the excavation process，accounting for about 95% of the overallsettlement.The maximumsettlementof surface and buildings reaches 79.74 mm without taking grouting reinforcement，while the maximum overall settlement after taking grouting reinforcement is 13.75 mm，and 82.76% of the settlement can be effectively reduced through full section grouting and reasonable construction procedures.The measured average settlement at selected measurement points is 13.57 mm and the average settlement at corresponding measurement points in finite element analysis is 10.94 mm，with an error of 2.63 mm.The numerical simulation is basically consistent with the actual working conditions.

Keywords：tunnel engineering;finite element analysis;numerical simulation;glass curtain wall;grouting reinforcement

收稿日期： 2022-05-18??????? 網絡首發時間：2023-08-07T18∶37∶18

基金項目： 國家自然科學基金項目（52078421）；陜西省高層次人才特殊支持計劃青年拔尖人才項目（陜組通字［2018］33號）；中鐵第

一勘察設計院集團有限公司科研項目（院科19-75-01）

第一作者簡介： 王立新（1983—），男，吉林德惠人。教授級高級工程師、教授，博士，博士生導師，研究方向為隧道與地下工程。E-mail：

458601714@qq.com。

通信作者簡介： 邱軍領（1989—），男，山東濰坊人。講師，博士，碩士生導師，研究方向為隧道工程。E-mail： junlingqiu@chd.edu.cn。

網絡首發地址： https：//link.cnki.net/urlid/37.1378.N.20230807.1341.002

隨著西安地鐵線路越來越密集，地鐵修建過程中的問題不斷暴露出來［1-4］。西安地區主要為黃土地質，低強度和遇水不穩定性使得西安地鐵在下穿既有建筑物時更容易對周圍土體產生擾動，土體失穩破壞導致錯位沉降，危及上部建筑物結構的穩定性［5-6］。在施工過程中采取合理的加固措施和適當的施工工序，對確保地鐵隧道掘進下穿建筑物結構的穩定性和安全性具有重要的意義［7-10］。

分析隧道等地下工程的掘進對既有建筑物影響的方法大體分為2種，即經典的建筑物-土體結構分部法和現在新興的全面分析法。黃生文等［11］結合實際工程，通過數值模擬分析了不同工況條件下隧道開挖對上部建筑物結構受力分布形態的影響；朱根橋等［12］利用有限元軟件模擬了隧道改建對鄰近建筑物的影響，并將結果與現場監測數據進行對比，推算隧道開挖對鄰近建筑物的影響半徑；黃茂松等［13］基于Peck沉降公式，采取上下結構分部理論，利用有限元軟件模擬分析了淺埋隧道暗挖造成土體沉降對建筑物樁基礎的影響；唐新權［14］采用數值模擬方法對新建隧道下穿機場地下通道進行沉降分析，給出了控制沉降的關鍵施工步序；馮立等［15］以黃土垂直節理為研究對象，總結了黃土垂直節理在橫、縱方向的發育規律，探討了垂直節理的垂向發育機制；陳敬軍［16］采用地面位移模型，根據開挖過程中建筑物結構的沉降結果分析地下工程開挖過程中上部建筑物的安全性。

地鐵隧道下穿施工會導致地表產生不同形式的變形，使建筑物產生下沉、傾斜、拉伸或壓縮破壞。地表沉降對玻璃幕墻的扣件固定裝置和支撐體系也產生很大的影響。螺栓、預埋件、連接件松動或型材變形都可能造成玻璃幕墻脫落破壞，危害極大。關于盾構隧道下穿玻璃幕墻建筑的現有研究較少。本文中依托西安地鐵3號線通化門—長樂公園區間段工程，利用有限元軟件MIDAS GTS NX對地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物進行數值模擬分析，對比采取注漿加固與未采取注漿加固工況，分析開挖過程中玻璃幕墻的安全性及現場測試結果。

1? 工程概況

西安地鐵3號線通化門—長樂公園區間段土質主要為黃土，施工場區地裂縫發育良好，上下盤錯動量較大，超過了常規盾構管片承受極限，顯著的環間錯動會造成地裂縫跨越段的管片開裂破壞，此外場區地裂縫活動性較強，盾構斜穿地裂縫的過程中易對管片形成偏壓，因此場區改用淺埋暗挖法雙向掘進施工。由于金花北路有高架橋，因此為了避開高架橋，地鐵線路整體位置偏西，左線地鐵隧道下穿玻璃幕墻建筑物。該建筑物主要承重結構為框架剪力墻，外墻立面為玻璃幕墻，厚度僅為0.6 mm。建筑物下部為條形基礎，地基采用水泥-灰土擠密樁滿排布置，長度為6 m，樁徑為0.4 m，東西向樁間距為0.5 m，南北向樁間距為0.86 m。地鐵隧道與玻璃幕墻建筑物的相對位置關系如圖1所示。

根據現場地質勘察結果，區間土層由下而上依次為軟巖、古土壤、飽和新黃土、新黃土及人工填土層。地鐵隧道埋深約為11 m，拱頂與飽和新黃土層距離約為1 m，地鐵隧道底板位于軟巖層。飽和新黃土層在地下水位以下，液性指數為0.95，遠大于黃土的液限，處于流動狀態，因此該富水層自穩能力極差，開挖易受擾動，難以在拱頂區域形成有效應力區，極易發生失穩破壞，危及上部建筑物外墻結構。

雙線暗挖地鐵隧道均為馬蹄形截面，截面高度、寬度分別為6.8、7 m，雙洞相距10 m。 由于隧道左線下穿玻璃幕墻建筑物，因此采用上下臺階法開挖時，為了確保施工安全，減少對上部建筑物的影響，開挖前對掌子面使用直徑為108 mm的鋼管大管棚進行超前加固，并搭配小導管進行注漿；對整個施工面采用無收縮雙液（WSS）全斷面注漿，漿液選用水泥-水玻璃混合漿液，每隔10 m循環注漿，搭接處預留2 m施作止水盤，混凝土噴射厚度約為3.5 mm。 初支采用噴錨支護，以減小圍巖及地表變形。 地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物區間段土體參數如表1所示。

2? 有限元模型建立

2.1? 基本假定

三維模型由土體及建筑物結構2個部分組成，土體結構目前較多采用莫爾-庫侖本構模型［16］，原因是土體參數相對較少且容易獲取，通過設置合適的土體參數能夠準確模擬黃土地層中地鐵隧道的開挖過程。上部建筑物的樁基礎、主體結構、玻璃幕墻部分和下部地鐵隧道的襯砌結構、超前大管棚、錨桿、注漿加固部分的強度和剛度均較大，應力狀態較簡單，滿足連續性、均勻性及各向同性的假定，材料的應力-應變關系呈線性，因此采用線彈性本構模型進行計算，該模型的應力-應變關系與實際情況基本吻合。

在本工程中，為了體現黃土的固有特性，根據已有研究［17］，選用修正莫爾-庫侖本構模型進行黃土地層數值模擬更貼近實際條件，彈性模量、應力水平相關冪指數、側壓力系數等參數可按照以往案例和經驗進行修正。黃土的濕陷性可通過設置2種土體參數并在施工階段中修改材料屬性，模擬黃土濕陷前、后的不同狀態。

在模擬地鐵隧道開挖時，通過設置荷載釋放系數模擬土體累積彈性能的釋放，以避免開挖產生的不平衡內力一次性加載到開挖階段。依據同地區工程經驗，按照總圍巖壓力的50%、30%、20%，本工程中將圍巖壓力加載到不同施工階段，分次逐步降低施加比例，最終完全釋放。

2.2? 模型屬性及材料參數

玻璃幕墻建筑物適當簡化為五跨建筑，鋼架設置為植入式梁單元。采用二維板單元模擬玻璃外墻、地鐵隧道的噴射混凝土層及二次襯砌。采用三維實體網格對地鐵隧道的仰拱結構及超前大管棚進行建模。采用一維圓形梁單元模擬玻璃幕墻建筑物地基中的水泥-灰土樁。

地鐵隧道初支和二次襯砌結構所采用的混凝土強度等級為C35，鋼化玻璃參數設定以參考相似工程經驗為主，模型結構靜力荷載只考慮自重應力的影響。邊界條件考慮各成層土間的相互作用、土層對樁身的作用及建筑物主體結構與玻璃幕墻的相互作用。

2.3? 模型建立

采用有限元軟件MIDAS GTS NX，根據現有地質勘查和工程資料，建立地鐵隧道及玻璃幕墻建筑的三維數值模型，模擬淺埋地鐵隧道暗挖施工過程中引起的地表沉降對上部建筑物玻璃幕墻的影響。左線隧洞下穿金花飯店一期工程，該建筑為7層建筑，長度、寬度、高度分別為40、35、21 m，玻璃幕墻厚度為6 mm，建筑物地基中的水泥-灰土樁長度為6 m，穿過厚度分別為1.2、7.6 m的素填土層和新黃土層。飽和新黃土層的厚度為1.1 m，地鐵隧道主要位于厚度分別為4.2、18 m的古土壤層和軟巖層。

根據圣維南原理，需要充分考慮基坑施工對基坑周邊的影響。為了消除邊界效應影響，擾動范圍取大于開挖洞徑的3～5倍，在結合建筑物尺寸的基礎上，最終確定整個模型的長度、寬度、高度分別為90、60、53.1 m。地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物有限元模型如圖2所示。

2.4? 模擬施工階段劃分

整個開挖階段由超前加固、上下臺階開挖、錨噴支護及注漿加固4個步驟組成。采用三維實體單元和一維梁單元分別模擬超前大管棚和錨桿，數值模擬過程中通過鈍化、激活不同參數土體單元模擬全斷面注漿加固。具體的施工步驟如下：首先確定開挖土層的初始應力狀態，清零土體的初始沉降，第4n+1（n為開挖階段步驟循環次數，n=0，1，…，5；施工階段共有50個步驟）步施作長度為10 m的全斷面注漿加固及超前大管棚，第4n+2步激活上臺階土體開挖并立刻封閉圍巖進行錨噴支護，第4n+3步激活下臺階開挖并噴射混凝土，第4n+4步在開挖完成后鈍化初支結構，激活二次襯砌結構。地鐵隧道施工開挖步驟模擬如圖3所示。

3? 計算結果分析

3.1? 建筑物樁基礎穩定性

考慮到地鐵隧道下穿開挖對樁基礎的作用機制十分復雜，從開挖后建筑物樁基礎位移及相應的內力變化2個角度，分析地鐵隧道下穿施工對建筑物樁基礎安全性的影響。 地鐵隧道開挖后，典型部位6排6列樁的樁身豎向位移、水平位移云圖如圖4所示。 由圖4（a）可知，地鐵隧道暗挖施工使建筑物的樁基礎產生明顯的沉降。 豎向位移最大的樁位于左線地鐵隧道上方地表沉降最明顯處，樁身最大、最小豎向位移分別為10.48、1.37 mm，二者差異達到9.11 mm。 對于第3列樁，隨著樁基礎與地鐵隧道中軸線距離的增大，樁身豎向位移顯著減小。 由圖4（b）可知，樁基礎水平方向受影響最劇烈的區域分布在南、北兩側，中間部分的樁水平位移僅為0.79 mm，樁基礎整體的水平位移量并不顯著，最大水平位移為2.56 mm。

為了研究地基土豎向沉降與樁基礎豎向位移的關系，提取二者的平均值，結果如圖5所示。由圖可知，在開挖早期，建筑物底部即開始出現沉降槽。盡管隨著掌子面的推進，沉降逐漸增大，但是地基土的沉降并未完全傳遞給樁基礎。原因是在灰土擠密樁加固效應的影響下，樁對土體產生擠密壓實作用，在水平方向對土體產生一定程度的約束力，土體具備了抵抗變形的能力。對于群樁基礎建筑物，樁對土體的擠密加固作用能夠在一定程度上約束樁身周圍土體的沉降。

根據行業標準JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》［18］中關于多層、高層建筑物樁基位移允許值的規定，建筑物樁基礎整體傾斜允許值指建筑物樁基礎傾斜方向2個端點的沉降差與距離之比，多層和高層建筑的整體傾斜允許值如表2所示。

樁基礎的最大豎向位移差異為9.11 mm ［見圖4（a）］，建筑物高度為21 m，基礎整體傾斜度為0.000 43，滿足表2中建筑高度不足24 m時建筑物整體傾斜允許值不超過0.004 0 mm的標準，樁基礎仍能發揮自身作用。

水泥-灰土擠密樁自身強度的影響因素眾多，材料和養護時間等因素都可能導致強度降低。為了分析樁身結構強度能否在地鐵隧道下穿玻璃幕墻建筑物施工過程中滿足要求，選取整個施工階段樁基礎軸向應力最大處的水泥-灰土擠密樁進行穩定性分析，結果如圖6所示。由圖可知，該樁所受的最大軸向應力約為4.54 MPa。

參考已有研究［19-20］，不同水泥摻量的灰土擠密樁軸向抗壓強度如表3所示。由表可知，本工程中灰土樁摻加水泥的質量分數為5%，齡期超過150 d，軸向抗壓強度約為5.218 MPa，抗壓強度超過數值模擬中該樁所受的最大軸向應力。盡管在開挖過程中土層的擾動對樁基礎及周圍土體產生了切削作用，但是施工后樁基礎材料穩定性尚好，仍能保持原先的抗壓抗變形能力，維持安全承載的強度。

3.2? 玻璃幕墻穩定性

在地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物的施工過程中，建筑物外墻不可避免地因地基土沉降而產生位移。 為了確保施工過程中玻璃幕墻的安全性，地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物施工過程后玻璃幕墻豎向位移云圖如圖7所示，其中65、66、68、69、70、71、73、74號節點為開挖過程中玻璃幕墻豎向位移最大的8個節點。 由圖可知，玻璃幕墻與左線地鐵隧道的距離越近，豎向位移越大。 在隧道正上方處達到最大，玻璃幕墻整體最大豎向位移為13.47 mm。 該幕墻東、南、西側由鋼化玻璃膠結而成，厚度為6 mm，鋼化玻璃尺寸有長度、寬度均為2 m及長度、寬度分別為4、2 m這2種。

提取開挖過程中玻璃幕墻豎向位移最大的8個節點的豎向位移，結果如圖8所示。由圖可知，隨著地鐵隧道不斷向前掘進，玻璃幕墻的豎向位移迅速增大，位移量主要集中在地鐵隧道開挖階段。初支完成后，二次襯砌施作對玻璃幕墻位移量的影響較小。根據數值模擬結果，對比同一鋼化玻璃相鄰節點間的豎向位移，位移差即為玻璃本身的豎向變形值。在2種規格的鋼化玻璃中，邊長最大豎向變形約為2 mm，對角線最大豎向變形為2.96 mm。

根據國家標準GB 15763.2—2005《建筑用安全玻璃? 第2部分： 鋼化玻璃》［21］進行穩定性復核，結果如表4所示。由表可知，當玻璃厚度為6 mm時，對于邊長為2 m的鋼化玻璃，邊長允許偏差不大于3 mm；對于邊長為4 m的鋼化玻璃，邊長允許偏差不大于5 mm。 本工程中2種規格的玻璃邊長最大豎向變形量約為2 mm，均滿足要求。 對于邊長為2 m的鋼化玻璃，對角線允許偏差不超過3 mm；對于邊長為4 m的鋼化玻璃，對角線允許偏差不超過5 mm。本工程中2種規格的玻璃對角線最大豎向變形量為2.96 mm，均滿足要求，說明在地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑的施工過程中，玻璃幕墻雖然發生了較大的豎向位移，但是玻璃本身的變形滿足鋼化玻璃的變形允許偏差，仍能保持自身的穩定性。

地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物施工后玻璃幕墻水平位移云圖如圖9所示，其中65、66、68、69、70、71、73、74號節點為開挖過程中玻璃幕墻水平位移最大的8個節點。由圖可知，玻璃幕墻整體位移按樓層分布均勻，隨著建筑物高度的增加，水平位移逐漸增大，玻璃幕墻整體最大水平位移為6.67 mm。

提取開挖過程中玻璃幕墻水平位移最大的8個節點的水平位移，結果如圖10所示。 由圖可知，水平位移的變化趨勢與豎向位移的相同，位移量主要集中在開挖階段，后序施工工藝影響輕微。根據數值模擬結果，對比同一鋼化玻璃相鄰節點之間的水平位移，其位移差即為玻璃本身的水平變形值。在2種規格的鋼化玻璃中，邊長最大水平位移為1.24 mm，對角線最大水平位移為0.82 mm。參照豎向變形復核方法和表4可知，當玻璃厚度為6 mm時，對于邊長為2 m的鋼化玻璃，邊長允許偏差不大于3 mm；對于邊長為4 m的鋼化玻璃，邊長允許偏差不大于5 mm。 本工程中2種規格的玻璃邊長最大水平變形量為1.24 mm，滿足要求。 對于長度為2 m的鋼化玻璃，對角線允許偏差不超過3 mm；對于邊長為4 m的鋼化玻璃，對角線允許偏差不超過5 mm。 本工程中2種規格的鋼化玻璃對角線最大水平變形量為0.82 mm，滿足要求。 綜上所述，鋼化玻璃的水平位移偏差均未超過控制指標，在施工中能夠保持自身的強度不發生破壞。

3.3? 未采取注漿加固工況模擬對比

為了進一步驗證富水黃土地區中全斷面注漿對地鐵隧道施工安全性和地表土層及建筑物穩定性的作用，對未采取注漿加固工況進行模擬并與采取注漿加固工況進行對比分析。不同工況時地表沉降及建筑物豎向位移云圖如圖11所示。由圖可知，在2種不同工況時地表沉降及建筑物豎向位移分布規律大致相似，以地鐵隧道軸線為基準，基本呈現V型不均勻分布，但是未采取注漿加固工況時的沉降是采取注漿加固工況時的5～6倍。采用全斷面注漿加固后地層土體的沉降得到顯著控制，地表土體最大沉降由79.74 mm減至13.75 mm，有效減少了82.76%。未采取注漿加固工況時的最大沉降為79.74 mm，遠大于黃土地區地表沉降不大于20 mm的控制值，建筑物的安全性難以保證。

根據國家標準GB 50911—2013《城市軌道交通工程監測技術規范》［22］，盾構法施工時地表監測項目控制值如表5所示。采取注漿加固工況時地表沉降最大值為13.75 mm［見圖11（a）］ ，滿足表5中的規范要求。

在實際施工中，為了保證地表沉降和建筑物位移控制效果，應做到： 1）嚴格按照設計要求施作超前大管棚、超前小導管等超前支護措施；2）注漿加固嚴格控制漿液配置比例、注入范圍和注漿壓力；3）嚴格按照臺階法開挖，嚴禁超挖；4）剛架拱腳處采用加強鎖腳錨管。 在工程施工中，注漿效果良好，掌子面開挖無滲水現象，將加固后的土體進行送檢，無側限抗壓強度及滲透系數滿足設計要求。

4? 現場測試分析

4.1? 地表沉降量測結果

由于地鐵隧道拱頂穿過的土層為飽和新黃土，很難維持自穩，因此在開挖過程中極有可能出現失穩坍塌的風險。為了確保施工的安全性，在施工中自南向北沿著隧道的中心線兩側交替布置地表沉降測點，如圖12所示，其中384、386、400、407、436、439號測點為地表沉降典型部位6個測點。

當隧道左線開挖至建筑物邊緣正下方時，隧道施工每推進2 m測量一次地表沉降值，典型部位6個測點的地表沉降如圖13所示。

對比圖13與圖11（a）可知，在施工開始前地表沉降約為5 mm。原因是盾構下穿玻璃幕墻建筑物施工前盾構平移井和車站基坑的開挖造成地表沉降，而在有限元模型中，為了簡化計算，進行了初始位移清零。為了進一步對比數值模擬結果和實測數據的誤差，提取圖11（a）中的數值模擬結果與384、386、400、407、436、439號實際測點的地表沉降，得出平均沉降為10.94 mm。圖13中典型部位6個測點的平均沉降為13.57 mm，數值模擬結果與現場測試結果整體相近，平均誤差為2.63 mm，差值可接受，說明有限元分析結果與實際工程基本吻合。

4.2? 玻璃幕墻沉降量測結果

考慮到地鐵隧道平均埋深只有11 m且穿越土層為飽和新黃土，為了防止施工過程中因地表沉降過大而危及建筑物，在建筑物的支承結構處布置測點實時量測，玻璃幕墻測點布置如圖14所示。

地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物施工前、施工過程中及施工后玻璃幕墻測點的沉降，如圖15所示。由圖可知，在開挖過程中各測點均發生豎向位移，整體建筑物沉降不均勻，通過地鐵隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物施工過程中和施工后2條曲線可以發現，距離地鐵隧道較遠的1、20號測點在整個開挖過程中豎向位移較小且變化不明顯。對于距離地鐵隧道較近的測點特別是地鐵隧道中軸線正上方處的測點，在地鐵隧道下穿施工期間受開挖影響最大，與隧道下穿玻璃幕墻建筑物施工前相比，位移量顯著增大。在地鐵隧道穿越建筑物施工后掌子面繼續推進，建筑物仍繼續產生沉降，但是增幅較小，最大沉降為14 mm。玻璃幕墻實測數據再次說明，施工前進行的WSS全斷面注漿起到增強土層穩定性的作用，減小了開挖對土層的擾動，保證了施工的安全性和建筑物的穩定性。通過對比玻璃幕墻豎向位移的實測數據與有限元分析結果可知，實際工程中玻璃幕墻的最大豎向位移略大于數值模擬結果，原因是模型中假定建筑物為線彈性體結構，而現實中并非如此，并且在有限元模型中采用荷載釋放系數模擬并簡化開挖過程中周圍土層間復雜的相互作用導致了細微的誤差。在實際監控量測中，控制每塊鋼化玻璃邊長及對角線的相對變形量不大于允許偏差即可滿足施工過程中玻璃幕墻的變形控制要求。

5? 結論

為了解決富水黃土地層中開挖地鐵隧道導致隧道上方地表產生較大沉降變形，對玻璃幕墻建筑物產生較大影響的問題，本文中通過數值模擬方法分析建筑物樁基礎和玻璃幕墻的穩定性，對比采取注漿加固和未采取注漿加固工況時地基沉降和建筑物豎向位移，并利用地表和玻璃幕墻的實測數據驗證了數值模擬結果的準確性，得到以下主要結論：

1）在地鐵隧道開挖過程中，地表土層的沉降主要集中在靠近地鐵隧道部位，其中隧道拱頂上部的土層沉降最大，隨后逐漸沿著一定的角度斜向上擴展到遠離隧道的地表土層，在隧道上方、建筑物的底部地表形成沉降槽。隨著隧道開挖的掘進，樁基礎和玻璃幕墻的沉降顯著增大。

2）地表及建筑物沉降主要都集中在隧道的上下臺階開挖和初支階段，約占整個隧道下穿玻璃幕墻建筑物施工中和施工后總沉降的95%，在二次襯砌施工階段，地表沉降趨于穩定，二次襯砌的施作過程對幕墻結構的穩定性影響十分輕微。

3）未采取注漿加固時地表及建筑物的最大沉降為79.74 mm，而采取注漿加固后地表及建筑物的最大沉降僅為13.75 mm。 在富水黃土地層隧道下穿施工中，采用全斷面注漿加固手段搭配合理的施工工序可以使地表及建筑物的沉降有效減少82.76%，將地表沉降嚴格控制在20 mm以下。

4）有限元分析結果與現場量測數據對比發現，現實工程中所選的測點平均沉降為13.57 mm，有限元分析中對應測點平均沉降為10.94 mm，二者誤差為2.63 mm，結果基本吻合，數值模擬準確性較高。

隧道暗挖下穿玻璃幕墻建筑物施工的數值模擬難點在于幕墻結構的不同使得建立模型時需要結合自身工況使模型更精細化。在今后類似研究中，除了注重探討地表沉降外，可以結合索網模型、索網-玻璃模型進行室內模型試驗，更深層次地分析、驗證玻璃幕墻的變形規律。

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（責任編輯：王? 耘）