中铁九局集团第二工程有限公司
摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。城镇化速度的加快，城市居民密度越来越大，地面上的交通已很难满足人们的需求，这就促使了地铁隧道的发展。由于地铁的出现，地铁站周边的土地迅速增值，促进了以地铁站为中心的城市群发展起来，进而地铁隧道附近出现了许多大而深的基坑工程，这对地铁的正常运营产生了许多不利影响，同时地铁持续运行产生的振动荷载给临近的基坑工程也带来了一些安全隐患。本文就基坑开挖与临近地铁隧道的相互影响展开探讨。
关键词：基坑工程；地铁结构；影响及优化对策
引言
随着城市建设的不断发展，土地资源不断被开发利用，受城市规划以及环境的限制，城市轨道交通毗邻的深基坑越来越多，基坑的开挖过程必将对周边地层的平衡状态产生影响，进而引起周边土体内应力重分布，导致轨道交通结构等产生附加应力及附加变形，则会对轨道交通的正常运行产生影响，严重时可能破坏地铁隧道结构甚至引发安全事故，因此，对基坑开挖对临近轨道区间结构的变形影响程度进行评价是非常有必要的。
1基坑变形理论
在基坑开挖的实际作业过程中，其周围地层结构的整体承载能力和稳定性都会受到一定影响，这主要是由于随着基坑的不断开挖，开挖地面的整体承载力就会随之慢慢下降，而附近地面的整体承载情况则会随之加大，这样附近地面就处在一个超负荷的状态下，还会导致地面变形的问题发生。在两侧承载力不断加大的过程中，附近的围护墙就会承受更多的压力，坑附近的土不断的向坑的位置处移动，围护墙所承受的压力不断增加的过程中就会出现变形问题，坑底还可能会形成一个凸起，这样就会导致防护墙出现移动的现象，改变附近的地层结构。对坑底继续开挖的过程中，卸荷不断增加，这也是导致坑底凸起现象的最常见原因，地面的承载情况已经处于超负荷的状态，坑底周围的结构就会发生塑性变形，随着工程的施工一直到工程停止，凸起现象就不会再出现了，一般情况下，塑形变形都是能够恢复的，只有超出了一定范围后，其对周围结构所产生的破坏是不可恢复的。所以，当我们进行基坑的开挖作业时，施工中一旦遇到了塑性变形的情况，我们为了更好的保护围护墙并且避免出现凸起，我们应制定出有效的预防对策。
2工程概况
某地铁车站基坑开挖工程基坑近似矩形，基坑工程为地上2层，地下1～2层建筑，地下1层区东西向最长约340m，南北最宽约90m;地下2层区东西向最长约320m，南北最宽约80m。地下1层区基坑挖深为8．3m，地下2层区基坑挖深为11．7m。基坑围护结构外边缘距离轨交1号线盾构区间最近约18．3m。轨交1号线该区段盾构区间顶标高为－9．8m，底标高为－16．8m，直径为6．2m。东侧东南角为已建轨交5号线锦城大道站4号出入口，该出入口前期采用SMW工法桩+钢管内支撑围护。
3地铁结构变形控制标准
为保证地铁结构的安全，对地铁结构的变形要求极为严格。在已建和运营中的地铁车站和区间隧道，结构位移可能产生轨道偏差从而影响线路平顺性，严重时将影响列车的运行安全，隧道容许变形量往往要求更严格。目前关于地铁结构容许变形量研究较少，国内不同城市结合当地的建设工程经验给出了不同的标准。国家行业标准：《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ／T202－2013）是目前最新的技术标准。规范中对城市轨道交通结构安全控制指标值做出了具体要求，可作为确定隧道的容许变量依据。
4基坑开挖与临近地铁隧道的相互影响
（1）地铁隧道对基坑开挖的影响。
为研究地铁隧道对基坑开挖的影响，将基坑有隧道侧的地连墙水平位移与无隧道侧的地连墙水平位移进行对比，两侧的地下连续墙变形均呈抛物线状，且均向基坑内侧移动。最大位移均发生在深度为12m左右处，最大位移均在15mm以内，均在控制范围内。两侧地连墙水平位移无显著差别，在围护结构顶部位置有细微差距，有地铁隧道侧的地连墙顶部有向坑外移动的趋势，由对比结果可得，地铁隧道对基坑开挖的影响是较小的。但为保证地铁的安全运营，仍需严格控制有地铁隧道侧的基坑变形。
（2）基坑开挖对地铁隧道变形的影响。为模拟所得各工况地铁隧道位移值，其主要为研究基坑开挖对地铁隧道变形的影响，以确保地铁的正常运营。从可以看出，隧道的变形随着基坑开挖深度的增加而增加，且隧道的水平、竖向位移及径向收敛绝对值均未超过10mm，均在预警值范围内，进一步表明了本文模拟的合理性。从隧道各点的水平及竖向位移数据可以得出，两个隧道在基坑开挖过程中逐渐向坑内移动且逐渐下沉;无论是左侧隧道还是右侧隧道，水平位移均大于竖向位移，说明位于基坑侧方隧道的变形以横向变形为主;距离基坑较近的右侧隧道各点数据在开挖过程中均大于左侧隧道。右侧隧道的变形已呈现为斜向“鸭蛋状”，而左侧隧道变形远远小于右侧隧道，这充分证明地铁隧道离基坑越近，越易受到基坑开挖的影响，因此，需对地铁隧道周边环境进行合理规划，避免在地铁隧道附近进行基坑工程，同时对临近地铁隧道的基坑工程的变形进行严格控制，以防止对地铁隧道产生不利影响。
3优化安全隐患的具体对策
3.1基坑支护方案
综合考虑基坑面积大、开挖深、水位较高和土质较差的特点，为了保护既有运营的区间隧道和周边建(构)筑物，基坑采用坑中坑顺逆结合设计方案，即南、北区基坑外围采用能较好控制水平变形的盖挖逆作法(简称逆作区)，中部核心区采用能加快施工进度且方便施工的明挖顺作法(简称顺作区)。坑中坑顺逆结合设计方案能综合考虑顺、逆作法的优势与不足，减小基坑施工过程中区间隧道的水平变形，同时提高施工效率、缩短施工工期。
3.2构建科学的三维模型
在分析基坑结构的施工建设工作时，我们还要为其建立科学的三维模型，而其技术原理就是将计算机数据与三维立体结构进行科学的结合和模拟，所建立的三维模型能够更好的保证计算结果的真实性和准确性，并且采用模拟相关数据时采用这一模型其重复性也更好，我们对各类影响因素可以进行更加深层次的研究工作，其能够满足临近地铁隧道结构影响因素研究工作的相关要求。建立三维模型时，我们选择的是非常常见的土工实验数据作为模拟的基础数据，不断的模拟基地的沉降情况和整体承载能力，及时的调整并改进错误的参数信息，从而保证模拟数据的准确性。现阶段，随着我国计算机技术的不断发展，我们所构建的三维模型也是较为先进的，其能模拟出具有较高精确性的数据结果，应用在基坑开挖对临近地铁结构基础的变形影响的研究工作中具有易操作、高效以及便捷等优势。
结语
地铁隧道的变形随着开挖深度的增加而不断加大;地铁隧道在开挖过程中呈现出逐渐向基底移动且逐渐下沉的趋势;地铁隧道离基坑越近，越易受到基坑开挖的影响，而地铁隧道的存在几乎对基坑开挖没有影响，但仍需严格控制有地铁隧道侧的基坑变形。因此，需合理规划地铁隧道周边建筑以及严格控制临近地铁隧道的基坑工程的变形，以保证地铁隧道的安全运营。
参考文献
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