王波
广东华隧建设集团股份有限公司 广东 广州 510000
摘要：伴随着社会经济的不断发展，城市化运行进程逐渐加快，地铁属于开发和应用地下空间的一项关键所在，规模和发展速度都有所拓展和提升。而对于盾构隧道来讲，因为有着自动化功能良好、施工边路以及对周围环境产生影响较少等优势而被普遍应用到了地铁建设阶段中。但是因为周围地质环境状况十分复杂化，采取的施工方式不合理等，导致盾构施工期间存在着不良问题，地形发生改变，建筑物得不到正常应用，整体安全性下降。基于此，本文主要结合实际情况论述了地铁隧道盾构施工在地层以及建筑结构中造成的一系列影响。
关键词：双线地铁隧道盾构施工；地层和建筑结构；影响；三维有限元模拟
在实施地铁隧道施工作业期间还存在着各种各样的问题，使周围地层受到了一定程度的干扰，形成了周围地层应力释放现象，增加了建筑物不均匀沉降和倾斜等问题的出现概率，甚至后期还发生了安全隐患，造成了巨大损失。本文主要对盾构施工展开了相关的探究，分析了盾构施工在地层和建筑结构中造成的一系列影响。
1、三维有限元模拟
本文利用有限差分法探讨了浅埋暗挖地铁施工作业在建筑桩基承载力中的相关影响和具体变化情况，以复杂建筑群为基本，探讨了隧道施工形成的建筑物变形规模和破坏现象，有效调整了建筑物开裂以及沉降之间的联系性，将有限元计算和现场监测结合到一起分析了盾构隧道施工形成的高层建筑物结构沉降和基础倾斜等。同时还创建了三维有限元数值计算模型，借助该项模型实施了双线盾构垂直独立基础的框架结构建筑物施工模拟工作，了解到了施工参数在地层和结构变形中造成的相关影响，获取准确数据，综合性论证模拟结构是否符合标准要求。为了解决以往传统方式弥留的缺陷，可以应用微沉降施工控制技术，创建自动化监督预警系统，确保出线地表沉降的前期阶段中将地层损失空隙彻底填筑，降低地表沉降现象出现概率，确保建筑物自身安全。本文结合盾构施工在地层变形和基础等方面的影响评价了施工期间基础和建筑物的稳定性状态。
1.1创建模型以及取值参数
当前阶段，以三维实体单元为主，将板单元落实于楼板和地下室外墙、底板以及剪力墙中，而钢筋混凝土柱和桩基础则是采取梁单元。在合理计算的基础上分别引进嵌入式梁单元以及嵌入式杆单元，不需要对建筑物上部结构和下部基础之间以及隧道管片与土层之间的变形不协调加以考虑。应用弹性模型论证结构和基础性能，材料参数涉及到了弹性模量以及摩擦角等。
其中，材料参数取值表现为下表：
材料名字 容重/KN.m-3 弹性模量/MPa 泊松比 黏聚力/KPa 摩擦角/°
填土和粉质粘土 18.8 120 0.35 30 13
全风化粉砂岩 19.3 470 0.32 47 18
强风化粉砂岩 20.4 1120 0.32 23 33
上部中风化粉砂岩 23.0 3190 0,30 200 33
下部中风化粉砂岩 23.0 4750 0.25 450 33
表一 材料参数取值
1.2对盾构隧道施工流程加以模拟
当实施隧道盾构施工作业期间，要想降低因为开挖引起的地层变形问题，就需要做好盾构尾部空隙的注浆操作，通过增加顶推力来确保掌子面自身稳定性。因为盾构区间地质条件极佳，因此施工时可以应用合理的注浆压力以及掌子面顶推力。在本盘文章中，有效设置注浆压力以及掌子面顶推力，将其设置成0，提前预测盾构施工形成的地层沉降变形现象。对于建筑物和盾构施工数值模拟俩将，具体上涉及到多方面流程，分别是对初始地应力进行合理计算，建筑物施工阶段，开挖隧道等。在现有的隧道开挖模拟环节中，因为相关人员尚未从注浆压力和掌子面顶推力产生的影响等多方面入手，因此对管片铺设了两道工序。经过相关探究来看，不同计算进尺在地面沉降量中产生的影响不是特别明显。为了将计算时间有效的节省下来，除了确保计算精准程度之外，还必须依照实际情况对掘进进尺进行合理计算，以分布以及双线掘进为主，对五环管片进行单次掘进，每一个环管的长度大约为1.3m，。另外，初始掘进步和最后掘进步也是需要重点加以落实，做好土体开挖以及管片铺设作业，这是极为关键的。
2、相关计算结果
2.1盾构施工对于地层变形产生的相关影响
本文依照相关案例论述了盾构施工形成的地层变形现象。在这其中，最大位移量表现为3.32mm，水平X向以及在Y向的位移是1.20mm以及1.32mm，基本沉降是3.31mm，结合地层实际变形特点来看，对于盾构施工作业形成的地层变形问题，大体上集中于隧道上面的土体内，变形一般是以沉降现象为根本。
2.2盾构施工在基础工作性质中产生的影响
在盾构全面推进的过程中，对于隧道附近桩基础产生了一定程度的影响，此种现象呈现出了桩体中部形成了隧道区域变形问题。通过相关分析来看，盾构施工对于隧道周围桩基内力产生的影响程度是非常高的的，而且断面内力和盾构掘进步数有着密切的联系性，断面内力通常是处于盾构穿越桩基区发生改变。其次，隧道附近锚杆受到了盾构推进现象的影响，锚杆中部和盾构附近区域一侧变形现象相互接近，在综合性比较最小和最大轴力处于盾构施工前期阶段以及后期阶段的轴力获取盾构施工在隧道周围造成的影响性。
2.3盾构施工在建筑物工作性状中造成的影响
经过探究得出，当盾构施工形成的建筑物变形现象非常小的情况下，变形通常以沉降为根本，完成了盾构施工作业以后，建筑物逐渐朝着盾构方面缓慢倾斜，说明了与盾构领域相靠近的建筑物一边产生了持续性下沉状态，和其有着相关距离的一边则是发生了上浮情况。其次，建筑物本身的沉降状态和倾斜率明显要比规范限值低出很多。在盾构掘进阶段内，对建筑物本身沉降造成的影响性不是非常大，通常是处于盾构穿越建筑物下方地层内发生了建筑物沉降问题。
2.4结论
本篇文章中将某项城市地铁隧道盾构施工工程当成基本的研究对象，采取有限元元件软件创建了基于隧道和土以及锚杆、桩等相互作用到一起的三维有限元模型，在有效模拟三维数值的基础上探究和掌握和地铁隧道与盾构施工形成的地层变形特点，明确了基础以及建筑物之间的变化状态，从中获取了以下几方面结论。第一，一般来讲，在隧道上方土层内出现地层变形的概率是非常高的，变形现象以沉降量为根本，需要合理控制地表层的沉降现象，大体上为2.07mm。第二，针对于桩基水平X和Y向来讲，最大位移表现为0.27mm以及0.45mm，其中较大沉降量是1.57mm，在盾构施工作业中桩基内力变化程度非常高，桩基的内力变化程度则比较小一些。第三，锚杆水平X向以及Y向的位移表现为0.27mm以及0.43mm，在盾构施工过程中，隧道周围锚杆的轴力变化程度是非常大的。同时建筑物梁柱构件的内力变化现象非常小。
3、结语：
结合以上论述探究了地铁隧道盾构在地层以及建筑结构中的相关影响，依照实际情况进行分析，在地层变形以及基础和建筑物作业过程中，隧道盾构施工产生的影响性是非常小的，同时建筑物变形处于安全领域中，有着一定的安全性和稳定性，可以保障质量。
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