冯卓
上海广联环境岩土工程股份有限公司 天津市 300380
摘要：随着我国经济的快速增长，建筑工程行业的发展势头正盛，建筑工程基坑开挖会扰动周围环境，导致临近建筑物与地铁产生变形，进而影响到结构的安全稳定。为了保障基坑周边建筑物以及地铁的安全稳定，分析基坑开挖对于周围环境的影响成为一个亟待研究的重要课题。
关键词：基坑开挖；邻近建筑；既有地铁；影响
引言
经济全球化的深入推进加快了我国城乡发展的步伐，人们对深基坑施工对邻近建筑物的影响研究一直处于高度关注中，而且其本身具有很重要实际意义，这是实际深基坑工程中常常需要面对的问题．国内外学者根据相关研究和试验在深基坑施工过程中周边建筑物变形研究方面取得了不凡的成果，进行现场实践、监测、分析、模拟以及实验，得出了一些基坑开挖对邻近建筑影响的因素，还有一些预防方法，以及出现对建筑物有过大影响时的一些解决方法。
1基坑开挖对邻近建筑及既有地铁的影响
1.1地铁隧道结构隆起变形
如果在地铁隧道结构的上方开展深基坑开挖施工，就会打破地铁隧道结构上方土层的应力平衡状态。深基坑开挖施工以后，地铁隧道结构上方的土层不断被挖出，剩余的土层在卸荷作用下会进行应力的释放，使得其出现弹性变形，导致地铁隧道结构上方受到了竖直向上的附加应力作用，从而出现了隆起变形。另外，深基坑开挖之前，维护结构内外的受力大小相等、方向相反，可以保持一个稳定的状态，位移为零。但是在深基坑开挖以后，在土层卸荷作用下，维护结构会在土层的应力作用下向坑内发生变形，维护结构外侧的静止压力变成了向坑内作用的主动压力。随着基坑开挖深度的增加，坑内外的土层高度差越来越大，对维护结构产生的主动压力也随之增大，维护结构的向内变形也会变大，坑外的地面则会发生沉降，土层向斜下方发生变形，对坑内的土层造成了挤压作用，增加了坑底土层的弹性变形，导致地铁隧道结构隆起变形。
1.2坑周地表沉降及影响范围
通过基坑卸荷变形特征曲线和根据地层损失平衡的原理，以及大量的工程实例统计，可以得出基坑由于开挖卸荷导致坑周土体位移的地表沉降量基本为坑内土体隆起量和围护结构侧向位移所引起的土层移动总量之和。故坑周地表沉降主要受坑内土体隆起和支护结构的侧向位移影响。
1.3基坑不分区整体开挖的分析
在对基坑周围环境进行分析的时候，考虑到周围的土体以及深基开挖时对地铁隧道的影响，要选取恰当的三维计算模型的尺寸。对于基坑不分区整体开挖项目进行预估分析是必不可少的一个环节，这关系到工程的进度和质量，也为后续工作的开展奠定了基础。在基坑施工的过程中，基坑的围护结构采用的是连续墙和四道混凝土水平支撑的结构系统，土体则采用相关的3D有限元模拟。施工现场很多的数据或者参数是先经过前人的实际工况测得然后分析后获得的，可以作为参考。施工的顺序是先支撑、后挖土，这样设计的分层开挖模拟的好处，在于可以通过基坑在不同分区开挖的过程中实时掌控施工的整体概况，如果出现措施上的不当可以及时纠正和改进。
2措施
2.1分区开挖施工
以某工程为例：在对有地铁隧道区段的深基坑进行开挖施工的时候，为了确保深基坑自身的施工安全，同时减少深基坑开挖对既有地铁隧道变形的影响，可以利用时空效应原理，对深基坑进行分区开挖。深基坑开挖施工采用的支护措施是地下连续墙，厚度为1000mm，水平支撑形式为十字对称加角撑，竖向设置了4道钢筋混凝土水平支撑。
在深基坑开挖施工到底时，要及时、快速的进行混凝土底板的浇筑，从而减少深基坑底板的土层暴露时间，降低对既有地铁隧道隆起变形的影响。
2.2模型参数
以某工程为例：为了能够真实模拟基坑开挖对加油站建筑物的影响，根据相对位置关系及平面尺寸建立三维有限元模型，实际工程中楼盘基坑开挖深度为8.0 m，油库开挖深度为4.6 m，考虑基坑开挖影响范围为开挖深度的2~5倍，模型中地基尺寸为长×宽×高=118 m×80 m×40 m，邻近房屋为长×宽×高=28 m×4 m×8 m，按照实际工况分别进行油库和楼盘基坑开挖模拟.有限元数值模拟按照如下原则建立：1）基坑内外土体均采用C3D8R实体单元，其本构模型采用摩尔-库伦模型；2）基坑支护排桩的模拟利用刚度等效原理等效为地下连续墙，并采用壳单元；3）建筑物结构采用线单元，对其赋予相应的截面尺寸和相关材料属性，建筑物与土体采用嵌入的方式与土体连接.
2.3有限元模型的建立
以某工程为例：根据地勘报告，该段基坑岩体无顺层结构面，因此在有限元分析时将该部分岩体等效为均质体。为深入分析不同类型基坑开挖对相邻建筑结构的影响，在实际地勘资料的的基础上，建立了全土质基坑、土岩二元结构基坑两套有限元模型，并在这两套模型的基础上改变基坑与既有建筑物的水平距离和基坑开挖深度以达到本文研究的目的。在ＧＴＳ－ＮＸ模型中，有限元模型采用混合网格生成器得到的平面应变模型，岩土体采用修正摩尔－库伦弹塑性本构模型；为简化计算，将建筑物的地下室和筏板基础等效为一个刚体，利用实体单元建模，通过该部分实体单元的下角点位移量定量描述基坑开挖对相邻建筑结构产生的影响；建筑物的自重以均布荷载的形式施加在模型中；由于不考虑地下水的影响，地下水位定义在模型底部。
2.4分块对称的开挖措施
对于不同的地质环境，其操作方法的选择不同，造成的结果也是不同的，因此针对不同的地质特点，要选择科学的开挖方法。首先按照分层开挖的原则，需要对基坑支护随时进行支护浇筑，并且对于开挖的土方进行准确的控制，防止因为过量开挖对整个深基坑的安全性造成影响，然后加强对周围的支护，从而严格控制整个支撑体系的稳定性。
2.5施工阶段对轨道安全性评价
根据计算，基坑工程对区间隧道存在一定的影响。对轨道静态几何形位的观察与调整：①一旦有人发现轨道变形严重超标，则立即按无缝线路的维护标准作业标准进行深度维护，尽量快速进行调整，严格确保几何形位的达标，高效率地避免扣件失效，并且保证地铁安全稳定运营。②不仅对道床、轨道方面进行几何形位管理施工，同时要对接触轨道按照正确的设计线路位置，调整水平、方向和接触轨护板。若下沉下降差比较大，应及时处理道床开裂及剥离部位，在必要时需要进行放散、调整和锁定轨温，避免发生轨道受损。轨道的加固措施分为以下几点：①施工前应对钢轨、扣件及道床等进行全面系统的检查和维护，根据监测计划进行监测。若发现损坏的地方，应及时进行更换或者维修，才能确保轨道结构状态的稳定性；②增设绝缘轨距拉杆或轨撑，以保证在发生倾斜位移时，轨距不会发生变化。若道床发生改变，施工完成后要马上进行修复。采用注浆加固的方式处理道床的开裂：①道床开裂或剥离程度比较轻时，可暂不采取相应措施，但需保持严密监测；②当裂缝崩裂发展到一定程度时，需采用注浆加固等方式进行裂缝填充维护。
结语
总之，在进行深基坑开挖施工前，要对施工地点的土质条件和既有地铁情况进行全面的勘察和分析，并找到影响建筑物与地铁隧道稳定的施工因素，从而采取针对性的控制措施，减少影响，保证深基坑开挖施工的顺利进行，同时确保既有地铁隧道的结构稳定和安全。
参考文献
[1]陈甦，孙斌彬，顾凤祥，等.基坑工程施工对邻近地铁结构影响研究现状与展望[J].江苏大学学报（自然科学版），2018（1）：108-114.
[2]宋晓凤，姚爱军，张剑涛，等.深基坑开挖对邻近既有地铁隧道及轨道结构的影响研究[J].施工技术，2018（05）：112.