地铁盾构穿越建筑物施工位移的数值分析

地铁盾构施工引起邻近建筑物变形实测与数值模拟分析姚爱军1,向瑞德1,2,侯世伟1(11北京工业大学岩土与地下工程研究所,北京　100124;21北京兴源房地产开发有限公司,北京　101550)摘　要:地铁隧道盾构施工将对周边建筑物产生影响,甚至造成灾害.北京地铁10#线某标段穿越附近一栋居民住宅楼地基邻域,为了确保施工过程中建筑物的安全,需要对该建筑物进行变形监测和数值分析与评价.为此,在详细研究该区工程地质条件和地铁设计参数的基础上,采用FLAC 3D 工程分析软件,结合现场监测研究了该区段盾构施工对邻近建筑物带来的影响与相应的变形特征.研究表明,数值模拟结果和监测数据比较接近,在本研究区域盾构施工对该类壁板式邻近建筑物影响较小,可以保证安全施工.关键词:地铁;盾构;数值分析;监测;变形分析中图分类号:TU 91文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2009)07-0910-05收稿日期:2008201214.基金项目:国家自然科学基金项目(50678003);北京市优秀人才培养资助(D 类)项目(20061D0501500198).作者简介:姚爱军(1966—),男,河北易县人,教授. 在地下施工过程中,地层应力状态的改变将直接导致周边土体产生位移和变形,当这种位移和影响超出一定范围时,必然对隧道结构本身和上部周围环境造成严重破坏,影响到地表和邻近建筑物的安全使用[122].北京地铁10#线某标段穿越附近一栋居民住宅楼地基邻域,该隧道左线施工中,地层发生了一定的位移,对邻近建筑物地基基础产生了一定的影响.所以,右线地铁隧道施工过程中须进行严格的变形监测,尤其要加强对该建筑物的变形监测,了解变化态势,预测变化趋势.通过数值模拟与建筑物的变形实测数据的对比分析,探索了盾构施工对该类建筑物的影响规律及影响程度和范围,将变形控制在建筑物安全警界值内,保证施工期该建筑物的安全[326].1　岩土工程条件本区间地层自上而下为杂填土、粉土、粉质黏土、黏质粉土、粉细砂、中砂、圆砾、粉质黏土、粉细砂、粉质黏土.地面标高为38160～39182m.地质剖面如图1所示.地下水类型主要有上层滞水、潜水和承压水.图1　地质剖面图Fig.1　The section plan of geology condition第35卷第7期2009年7月北京工业大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.35No.7J ul.2009本区间地层第四纪沉积韵律较为明显,地层组成自上而下为杂填土、粉土、粉质黏土、黏质粉土、粉细砂、中砂、圆砾、粉质黏土、粉细砂、粉质黏土.地面标高为38160～39182m.地下水类型主要有上层滞水、潜水和承压水.隧道顶板埋深1610m ,隧道直径610m ,左右双线隧道,间距814m ,靠近建筑物一侧的右线隧道距离建筑物基础边线615m.隧道穿越地层为粉质黏土和黏质粉土.2　数值模拟分析211　计算模型 根据上述岩土工程条件,构造的计算模型如图2所示.计算模型上边界为地面,是自由边界;下边界至隧道底部以下20m 处,为双向约束边界;横向取两隧道轴线中心两侧各80m ,因邻近地铁一侧建筑物沿地铁方向长87161m ,则沿地铁隧道轴线方向共取160m ,模型侧边界为单向约束边界.模拟过程中各土层采用摩尔库仑本构模型,参数取值通过岩土工程勘查报告得到.隧道管片采用弹性本构模型[729].建筑物荷载采用等效荷载施加于建筑物基础上,计算过程中没有考虑地下水的作用.212　模拟步序首先对模型施加重力荷载,让模型在自重应力作用下稳定,考察自重应力作用下土体的变形行为;随后清除历史上自重作用造成的土体位移,应力场保留,施加建筑物荷载,让模型在建筑物荷载作用下平衡稳定,考察施加建筑物荷载后土体的变形行为;然后清除因建筑物荷载引起的土体位移变形,模拟左线开挖,设置盾构管片,及时进行注浆,得出左线开挖对建筑物的影响;最后模拟右线开挖,分析左线和右线全部贯通后建筑物的沉降变形情况.213　盾构施工模拟结果分析通过建筑物纵向中心的横向地表沉降槽曲线如图3所示,沉降曲线基本沿两隧道轴线中心对称,曲线整体较为光滑,建筑物所在区段曲线变化明显,近似直线且出现拐点,这说明已有建筑物对盾构施工产生一定影响;地表最大沉降值基本发生在两隧道轴线中心,右线轴线地表沉降值稍大于左线轴线地表沉降值;隧道开挖引起建筑地基不均匀变形,靠近隧道一侧建筑地基沉降值大,最大值为319848mm ,远离隧道一侧地基沉降较小,沉降值为111301mm ,在施工时应对基础的沉降进行实时监测,必要时采取适当的地层加固措施,同时调整隧道支护参数.图2　计算模型Fig.2　The calculationalmodel 图3　地表横向沉降曲线Fig.3　Horizontal settlement curve3　监测点布置及监测结果分析311　监测点布置 根据具体的施工环境和要求,基础沉降监测点布置如图4所示,在建筑物结构两边侧墙分别布设两条119　第7期姚爱军,等:地铁盾构施工引起邻近建筑物变形实测与数值模拟分析图4　沉降布置示意Fig.4　The distribution of settlement spot 测线,即Ⅰ-Ⅰ测线和Ⅱ-Ⅱ测线,每条测线布设了4个测点.建筑物整体的倾斜监测采用倾斜位移测量法测量,即按照建筑物主体的差异沉降推算主体的倾斜率.由于现场条件的制约,倾斜棱镜测点分别布置在变形缝两侧.每对测点分别布置在第2层和第5层楼房的窗户下方,共布置2对倾斜测点,测点号为N1、N2、N3、N4.312　监测结果分析31211　沉降分析该建筑物沉降历时曲线如图5所示,由于盾构是平行于建筑物纵向进行掘进施工,因而临近隧道一侧各测点的沉降差异不是很大.在盾构到达前,地表局部出现一定的隆起,邻近隧道一侧的测点CD22—CD25沉降量较远离隧道一侧的测点CD18—CD21沉降量要大.在监测过程中,建筑物沉降的累计最大值出现在测点CD24,最大沉降量为-3169mm ,该点位于建筑物邻近隧道一侧.综合各沉降测点的监测数据分析结果,在盾构侧穿建筑物前后,建筑物各测点沉降数据均较小.31212　基础倾斜分析根据图5对建筑物沉降测点推算基础倾斜率的变化,可以较好的了解建筑物基础在盾构侧穿过程中所受的影响,为建筑物下部基础的安全提供参考指标.图6为建筑物基础倾斜历时曲线,可以发现测点CD19—CD24的倾斜波动幅度较大,其余各对测点的变化较为有规律,最大基础倾斜-01033%在CD19—CD24,最大基础倾斜速率在CD20—CD23为-01001%/d.建筑物基础倾斜历时曲线基本上均呈现趋于稳定的趋势.图5　建筑物沉降历时曲线Fig.5　Time 2dependant curves of buildingsettlement图6　基础倾斜历时曲线Fig.6　Time 2dependant curves of foundation inclination　31213　建筑物整体倾斜对于建筑物整体倾斜的观测,能反映出建筑物上部结构的位移变化情况.图7为建筑物整体倾斜历时曲线,从图中可以看出,除在建筑物上部变形缝两侧个别时间段有较大幅度的波动外,总体看来建筑物在这两个方向上随时间的波动幅度不是很大,变化较为平稳.在盾构侧穿建筑物完成后的一段时间,建筑物在纵向和横向的倾斜都有一定的回落,横向和纵向的累计倾斜均趋于01010%,各方向上的倾斜基本上已经处于稳定.313　地基沉降实测与数值模拟结果对比主要针对建筑物沉降实际监测点进行对比分析,8个测点的实测值和数值模拟值对比如图8所示.从图中可以看出:实测和数值模拟都表明,靠近隧道一侧4个点的沉降值大于远离隧道一侧的4个点的沉降值;盾构隧道施工引起的建筑物沉降较小,8个监测点中最大实测值为3169mm ;所监测的8个点实测值与数值模拟结果基本吻合,只有少量的偏差,这说明数值模拟能较好的反映盾构隧道施工对邻近建筑物的219北　京　工　业　大　学　学　报2009年图7　建筑物倾斜历时曲线Fig.7　Time 2dependant curves of building inclination 图8　实测沉降值与数值模拟结果对比表Fig.8　Comparison of monitoring data and model results影响;数值模拟结果显示,在靠近隧道一侧或远离隧道一侧4个点的沉降值相差不大,而在同一条侧线上4个测点实测值相差较大,如CD18测点的沉降值是0199mm ,而CD19测点却只有0139mm ,说明建筑物产生了不均匀的沉降.这是由于实际施工时,对建筑物周边地基进行了注浆加固等措施,而数值模拟未考虑此影响.4　结论1)盾构施工对该类壁板式结构建筑物引起的沉降变形较小,最大值出现在测点CD24,最大沉降量为-3169mm ;最大基础倾斜-01033%,在CD19—CD24;建筑物横向和纵向整体倾斜均趋于01010%,在控制范围内,盾构施工对该建筑物损害较小,其施工方法和施工参数对以后类似工程具有借鉴作用和参考价值.2)数值模拟和实测数据表明,盾构侧穿该类建筑物引起的沉降、基础倾斜以及建筑物整体倾斜与测点和隧道的距离有关,测点与隧道距离越近,实测数据就越大,反之则越小.同一测线上4个点的沉降值具有一定的差别,说明此类建筑物在与隧道距离相同的情况下,其沉降值与纵向距离有关,盾构施工引起建筑物产生一定的不均匀沉降.参考文献:[1]姚爱军,向瑞德,衡朝阳.地铁开挖过程与临近建筑地基变形的动态响应[J ].地下空间与工程学报,2007,3(6):157421578.Y AO Ai 2jun ,XIAN G Rui 2de ,HEN G Chao 2yang.Dynamic fesponse of the foundation deformation of buildings nearby the subway excavation[J ].Chinese Journal of Underground S pace and Engineering ,2007,3(6):157421578.(in Chinese )[2]郭军,陶连金,边金.盾构施工地铁区间隧道的地表沉降[J ].北京工业大学学报,2005,31(6):5892592.GUO J un ,TAO Lian 2jin ,BIAN Jin.Ground surface settlement analysis during the subway tunnel excavation by shielding[J ].Journal of Beijing University of Technology ,2005,31(6):5892592.(in Chinese )[3]芮勇勤,岳中琦,唐春安,等.隧道开挖方式对建筑物桩基影响的数值模拟分析[J ].岩石力学与工程学报,2003,22(5):7352741.RU I Y ong 2qin ,YU E Zhong 2qi ,TAN G Chun 2an ,et al.Numerical simulation analysis on influence of tunnel excavation types on pile foundation of building[J ].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ,2003,22(5):7352741.(in Chinese )[4]刘波,叶圣国,陶龙光,等.地铁盾构施工引起邻近基础沉降的FLAC 元数值模拟[J ].煤炭科学技术,2002,30(10):9211.L IU Bo ,YE Sheng 2guo ,TAO Long 2guang ,et al.Flac element numerical simulation of foundation settlement caused by adjacent metro shield construction[J ].Coal Science &Technology ,2002,30(10):9211.(in Chinese )[5]陶龙光,刘波,丁城刚,等.盾构过地铁站施工对地表沉降影响的数值模拟[J ].中国矿业大学学报,2003,32(3):2362240.319　第7期姚爱军,等:地铁盾构施工引起邻近建筑物变形实测与数值模拟分析419北　京　工　业　大　学　学　报2009年TAO Long2guang,L IU Bo,DIN G Cheng2gang,et al.Numerical simulation of ground settlement due to constructing metro2 station based onshield tunneling[J].Journal of China University of Mining&Technology,2003,32(3):2362240.(in Chinese)[6]陶连金,边金.两种浅埋暗挖法开挖地铁车站的比较[J].北京工业大学学报,2004,30(2):1802184.TAO Lian2jin,BIAN parative analysis of two different excavation methods of subway station[J].Journal of University of Technology,2004,30(2):2809184.(in Chinese)[7]白明洲,许兆义,时静,等.复杂地质条件下浅埋暗挖地铁车站施工期地面沉降量FLAC～(3D)分析[J].岩石力学与工程学报,2006,25(2):425424260.BAI Ming2zhou,XU Zhao2yi,SHI Jing,et al.Analysis of ground settlement of a subway station undercut with shallow overburden during construction with FLAC～(3D)under complex geological conditions[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2006,25(2):425424260.(in Chinese)[8]张晓丽,王梦恕,张顶力.减小浅埋暗挖法施工对建构筑物影响的措施[J].中国安全科学学报,2005,15(11):69272.ZHAN G Xiao2li,WAN G Meng2shu,ZHAN G Ding2li.Measures reducing the effects on structure by underground cutting with shallow overburden[J].China Safety Science Journal,2005,15(11):69272.(in Chinese)[9]李大勇,王晖,武亚军.盾构掘进对周围环境的影响分析[J].地下空间与工程学报,2005,11(7):106221064.L I Da2yong,WAN G Hui,WU Y a2jun.Impact of shield tunneling on the environment around the tunnel[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering,2005,11(7):106221064.(in Chinese)Analysis of the Monitoring Data and Numerical Simulationon Adjacent Building Deform ation Induced by Shield TunnelingYAO Ai2jun1,XIAN G Rui2de1,2,HOU Shi2wei1(1.Institute of G eotechnical and Underground Engineering,Beijing University of Technology,Beijing100124,China;2.Beijing Xing Yuan Real Estate Development Limited Company,Beijing101550,China)Abstract:Shield method in subway construction may have the influence or even cause disaster for on adjacent buildings.A section of line No.10of Beijing subway crossed through the foundation of adjacent buildings.It’s very important to analyze and evaluate the deformation of the building in order to protect them.So,based on the detailed study of geological conditions and design parameters,FLAC3D software combined with field monitoring data is used.And then,research on the effect and corresponding deformation character of adjacent building under construction of shield tunneling is presented.The result indicates that numerical simulation is close to the monitoring data,and the effect caused by shield tunneling on the adjacent panel building is little and the construction of tunnel is safe.K ey w ords:subway;shield;numerical analysis;monitor;deformation analysis(责任编辑　张士瑛)。

教导处小学教师“师徒结对”活动方案教导处小学教师“师徒结对”活动方案一、活动目的：通过“师徒结对”活动，旨在促进教师的互相学习、交流和提升，提高教师教育教学能力，加强师德师风建设，进一步创建良好的校园文化氛围，为学生营造更好的学习环境和氛围。

二、活动时间：本次“师徒结对”活动将于新学期开学后的第一个月开始，活动时间为三个月，即2019年9月至12月。

三、活动安排：1、定期组织师徒双方开展教学交流活动。

指导组织师徒在教学实践中互相探讨交流，共同提高教学能力和水平。

2、制定教学方案，进行教学合作。

帮助新教师制定课程计划，改进教学方法，提升教学能力，达到提高学生学习成绩的目的。

3、开展课后指导活动。

辅导新教师备课，做好教案的撰写和讲解工作，并对新教师在教学中遇到的问题进行答疑解惑。

4、指导新教师进行教学反思。

及时听取新教师对课堂教学的反馈，帮助他们发现教学中存在问题，提高教学水平。

5、定期开展教育教学研讨活动。

组织教师进行主题教育研讨活动，促进教学方法的交流和提升。

四、师徒配对原则：1、新教师和有教学经验的老教师进行配对，要求新教师和老教师所教的学科或者专业相同或者相似。

2、老教师需具有良好的师德师风，个人思想成熟稳重，学识渊博，教学水平高。

3、为确保活动效果，师徒之间应保持一定的人数比例，即一个老教师指导一到两名新教师。

五、活动评价：为了确保“师徒结对”活动能够取得预期效果，我们将从以下几个方面进行评价：1、师徒双方的交流情况和教学能力提升情况。

2、教育教学成果的提高情况。

3、老师对“师徒结对”活动的评价。

六、注意事项：1、活动过程中，师徒之间需保持严格的守时守纪，如有严重违规行为，将视情节予以处理。

2、每位老师需定期记录师徒交流情况和学习成果，定期上交教导处。

3、定期组织老师进行交流和评估活动，确保活动落到实处。

四、结果预期：“师徒结对”活动将帮助新教师逐渐适应校园文化，加强师德师风建设，不断提高教学水平和教育教学质量，为学生创造良好的学习氛围和环境。

专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘 要:针对某盾构隧道下穿既有地铁暗挖隧道的施工力学行为进行了三维有限元数值模拟分析。

研究结果表明: 在盾构推进至距既有隧道边缘3 m 前，隧道会发生隆起，且在此位置时隆起量最大，之后开始沉降，在盾构将要穿出既有隧道时，沉降增量最大; 隆起量随盾构推力和既有隧道刚度增大而增大，而沉降量与之相反; 盾构下穿时，既有隧道结构横截面上会产生扭转，扭转角的大小随盾构推力增大而增大，随既有隧道刚度增大而减小。

为确保下穿过程上方隧道的结构安全和列车的正常运行，在距既有隧道边缘 3 m 时采取措施控制盾构推力和提高既有隧道周围土体的强度非常有效。

关键词:隧道 盾构 下穿 数值模拟 竖向位移 横向扭转随着城市地下轨道交通的发展，下穿既有线路的情况时有发生。

由于新线穿越既有线不可避免地会引起既有隧道结构产生附加应力和沉降，而地铁运营又对既有线的轨道变形有非常严格的控制标准，依据《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》，运营隧道结构水平和沉降最大位移应 ＜ 20 mm;根据《铁路线路维修规定》，轨道纵向每 10 m 的沉降差应 ＜ 4 mm 。

因此这类下穿工程对既有地铁的安全形成了严峻的考验。

分析盾构下穿既有隧道的力学行为是非常必要的。

姜忻良、赵志明等［1］用理论推导的方法，提出隧道开挖时，上覆土在不同深度处的沉降计算公式; 汪洋、何川等［2］利用模型试验和数值分析的方法，并考虑了隧道纵向和横向刚度的折减得到围岩、净距、推力对上覆隧道的位移和附加应力的分布规律; 文献［3-5］利用三维数值模拟的方法提出下穿盾构的推进与上方近接隧道结构位移的关系; 陈越峰、张庆贺等［6］通过数值模拟及实测数据的反馈，找出了上覆隧道的沉降规律; 张海波、殷宗泽等［7］运用三维数值模拟的方法得出上、下隧道间的距离和相对位置对彼此的影响。

本文以某盾构隧道下穿既有暗挖隧道工程为背景，采用有限元软件建立三维数值分析模型对盾构下穿既有隧道全过程进行动态模拟。

深圳地铁九号线向西村站至文锦站区间盾构下穿建筑物桩基数值分析发布时间：2022-04-24T03:39:18.829Z 来源：《中国建设信息化》2022年第1期作者：刘倍1，杨旭光2，艾俊3[导读] 深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间的地质条件复杂，并且盾构掘进过程中还要下穿某些建筑物的基础，增加了施工的难度刘倍1，杨旭光2，艾俊3（湖北省工业建筑集团有限公司，湖北武汉 430068）摘要：深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间的地质条件复杂，并且盾构掘进过程中还要下穿某些建筑物的基础，增加了施工的难度。

为了确保施工安全，除对桩基采取了加固措施之外，本文对盾构下穿建筑物基础施工过程进行了数值分析，以获得土体、隧道结构及建筑物桩基的变形和受力状态，并分析加固措施的效果，为施工提供一定的依据。

关键词：盾构，桩基，沉降量，施工阶段，应力分布Abstract：Because of the complex geological conditions between Xiangxichun Station and Wenjin Station of Line Nine of Shenzhen Subway and the passing request under some buildings’ foundation during the shield tunneling, the construction difficulty was increased. For the safety of construction, besides the reinforcement measures for the pile foundation, the numerical analysis was done for the construction process of shield tunneling under buildings. As a result, the deformations and stresses of soils, tunnel structures and building’s pile foundation may be obtained to analyze the effects of reinforcement measures.Keywords: Shield, Pile foundation, Settlement, Construction stage, Stress distribution1、工程概况深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间线路以叠线形式出向西村站后以半径345m的曲线转东北方向沿春风路行进，下穿长城春风花园，联城变电站后到达文锦站。

地铁盾构侧穿桥梁桩基数值模拟分析赵小龙;李新平;晏索炜【摘要】文中依托广州地铁十四号线下穿北二环高速公路石湖特大桥工程,将隧道掘进分为4个施工阶段,即盾构机刀盘到达桩基前、盾体通过桩基后空隙未填充前(单侧有14cm空隙)、盾体通过后空隙用水泥砂浆填筑、盾构机刀盘远离后.采用有限元软件Midas/GTS分析各个施工阶段下桩基的位移响应.数值分析结果显示,全过程诱发的桩基最大水平位移为6.4mm,最大竖向位移为-3.4mm,均未超过桩基建筑物允许沉降值10mm;通过对各施工阶段的分析,桩基最大的位移响应为水平位移,竖向位移相对较小,应对桩基的水平位移进行重点监测,特别是盾构机刀盘即将到达桩基前,此时位移增量较大.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】4页(P68-71)【关键词】盾构隧道;桩基变形;数值分析【作者】赵小龙;李新平;晏索炜【作者单位】华南理工大学土木与交通学院,广州510641;华南理工大学土木与交通学院,广州510641;广州市市政工程监理有限公司,广州510030【正文语种】中文【中图分类】TU473.10 引言目前，随着城市经济的快速发展，地铁线路的建设项目越来越多。

地铁施工主要采用的是盾构技术，盾构法具有开挖安全，掘进速度快等优点[1]。

但在利用盾构技术进行地铁的修建时，时常存在地铁线路交叉穿行于桥梁的地下桩群之间，这会引起地层变位，并对附近的桥梁桩基沉降以及上部结构造成影响[2,3]。

因此，研究盾构隧道施工时对附近桥梁桩基的影响具有重要的实际意义。

文中依托广州轨道交通十四号线隧道下穿北二环高速石湖特大桥工程，采用有限元软件Midas/GTS分析盾构掘进过程中对附近桥梁桩基的影响。

1 工程概况图1 14号线与北二环高速公路平面图广州地铁14号线一期石湖站～太和站区间正线线路主要由石湖站向北转向东先后经过牛仔垌大道、北二环高速公路，再沿广从路向北经过太营路、大田路最终到达太和站，见图1。

地铁盾构施工引起邻近建筑物变形实测与数值模拟分析摘要：城乡一体化进程的逐步加快导致各大城市人口激增，城市交通面临严峻挑战。

为解决城市的交通压力，地铁建设势在必行。

盾构法以其施工安全、操作便捷等优势，得到全面的推广与应用。

但此法施工会引发地层损失，严重时，则会造成地表塌陷、管线破裂、墙体裂缝等不良现象，影响周围环境。

本文以某地铁A站到B站区间隧道盾构施工为背景，对盾构掘进引发的邻近建筑物沉降进行了分析。

关键词：盾构法；隧道；建筑沉降；控制措施；数值模拟1前言隧道地铁施工的主要方法中，盾构法凭借高水平的机械化施工技术崭露头角。

其原理是利用盾构刀盘正面切削土体，使渣土顺利进入土仓，并保持土仓内外压力平衡，以减少盾构推进对土层的扰动，从而控制地表的隆陷。

盾构施工技术具有速度快，安全性高，对围岩扰动小、地表沉降易控制，可长距离掘进，不必大面积降水等优点。

由于盾构工法自身的特点，在城市轨道交通施工中作用显著。

它可以克服常规暗挖法不易克服的困难，对一些特殊地段、地层进行施工，如上软下硬、地下水丰富等地层。

但其也具有施工工艺复杂、造价高、在饱和软质地层中推进，地表沉陷风险较大等缺点。

数值模拟法主要分为有限单元法、边界元法、有限差分法、随机介质理论等。

利用数值模拟法可以方便的模拟出盾构施工过程中引起的地表变形规律以及开挖面土体的应力变化规律。

2岩土工程条件本区间地层自上而下为杂填土、粉土、粉质黏土、黏质粉土、粉细砂、中砂、圆砾、粉质黏土、粉细砂、粉质黏土。

地面标高为38.60～39.82m。

地下水类型主要有上层滞水、潜水和承压水。

本区间地层第四纪沉积韵律较为明显，地层组成自上而下为杂填土、粉土、粉质黏土、黏质粉土、粉细砂、中砂、圆砾、粉质黏土、粉细砂、粉质黏土。

地面标高为38.60～39.82m。

地下水类型主要有上层滞水、潜水和承压水。

隧道顶板埋深16.0m，隧道直径6.0m，左右双线隧道，间距8.4m，靠近建筑物一侧的右线隧道距离建筑物基础边线6.5m。

交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第809期第15期2023年8月收稿日期：2023-02-13作者简介：董辰浩（1992—），男，本科，工程师，研究方向：城市轨道交通工程管理。

盾构隧道近距斜交下穿既有地铁车站变形沉降数值模拟分析董辰浩（中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司，河南洛阳471000）摘要：【目的】盾构隧道下穿既有地铁车站施工过程对地层的扰动会对既有车站产生影响，为最大限度地降低施工风险，保证既有站的安全及正常运营，需要开展相关研究。

【方法】利用MIDAS-GTS-NX 有限元数值模拟软件，以郑州市某盾构隧道下穿既有地铁车站为背景，按照接收端地层加固、左线盾构施工、右线盾构施工的顺序，建立三维有限元模型。

【结果】预测施工过程既有站主体结构的变形规律和内力变化，分析计算盾构隧道近距离斜交下穿施工过程对既有地铁车站的影响，将预测结果与实际施工监测数据进行对比，验证了该模型计算结果的准确性及可行性。

【结论】研究成果为隧道近距离斜交下穿既有站施工引起的沉降变形提供理论依据，对于指导施工、保证施工安全具有借鉴意义。

关键词：盾构隧道；数值模拟；变形预测；既有车站中图分类号：U 231文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）15-0078-05DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.15.015Numerical Simulation Analysis of Deformation and Settlement of MetroTunnel Passing Through Existing Station with Close DistanceOblique CrossingDONG Chenhao(China Railway 15th Bureau Group Urban Rail Transit Engineering Co.,Ltd.,Luoyang 471000,China)Abstract:[Purposes ]The disturbance of the stratum during the construction of shield tunnel undercross⁃ing the existing subway station will have an impact on the existing station,in order to minimize the con⁃struction risk and ensure the safety and normal operation of the existing station ，relerant research is needed.[Methods ]Using the MIDAS-GTS-NX finite element numerical simulation software,a three-dimensional finite element model is established in accordance with the sequence of ground reinforcement at the receiving end,shield construction on the left line,and shield construction on the right line,with the background of a shield tunnel penetrating the existing subway station in Zhengzhou.[Findings ]The deformation law and internal force change of the main structure of the existing station during the con⁃struction process are predicted,and the influence of the construction process of the shield tunnel′s short-distance oblique underpass on the existing station is analyzed and calculated.The prediction results are compared with the actual construction monitoring data,which verifies the accuracy and feasibility of the calculation results of the model.[Conclusions ]The research results provide a theoretical basis for the settlement deformation caused by the construction of the tunnel under the existing station at a short dis⁃tance,and have reference significance for guiding the construction and ensuring the construction safety.Keywords:shield tunnel;numerical simulation;deformation prediction;existing station0引言随着城市轨道交通建设的快速发展，由于地下空间的局限性，新建地铁隧道修建过程中不可避免地要下穿既有地铁车站。

地铁隧道引起地面变形的数值分析方法1.本项目的研究目的和内容本项研究的最终目的在于提供解决隧道工程设计、施工过程中所遇到的复杂岩土工程问题的工程数值模拟方法，预测施工风险，从而规避风险，达到信息化施工的目的，保证工程的经济性和安全性。

数值模拟分析可以模仿真实的隧道开挖过程进行分析。

也就是对隧道开挖所涉及的围岩及其相邻的结构体（支护结构）以及开挖这种力学行为、力学特性、对岩土体地质构造特征以及对隧道施工过程进行全面的、逼真的数学上、力学上的计算机数值模拟分析。

在隧道工程中采用数值模拟分析的基本思路是：通过可调控的数理模型、几何模型、力学模型以及数值方法描述隧道工程施工过程中施工方法（盾构、矿山、新奥等等）、施工顺序对周围岩土介质力学特性、结构特征的影响，以及围岩的力学特性、结构特性的变化，对施工方案、措施的反影响，以便于确定出施工过程中任一部位、任一时刻的变形场、应力场、稳定性与安全度，为优化地铁隧道工程设计、施工方案，提供接近真实的，定量的科学依据。

本次研究的重点之一在于，通过比较目前存在的多个岩土体的本构模型，选取适合北京地区土质条件的力学模型，然后基于北京地区的工程地质特点，确定其关键参数的选取方法。

在选定过程中，不仅需要考虑模型自身的特点，还需要考虑其简单易用性，参数的可获取性，以便于应用于工程实际，以适应快速得到分析结果的工程要求。

基于我院长期在北京地区进行岩土工程实践的经验，对模型中关键的强度与变形计算参数提出确定方法，以求得尽可能和实际接近的结果。

本次研究的重点之二在于，寻求合理的采用数值分析软件模拟施工手段（开挖、施加支护）的方法。

开挖步序以及不同支护作用的真实模拟是本次研究的难点，特别是对于矿山法和盾构法施工。

同时寻求合理的简化模拟方法。

本质上本研究是一个三维问题，但是由于三维分析花费高，耗时长，为了满足工程的需要，本次研究将寻求将三维问题转化为二维问题的合理方法。

常用的“收敛限制法”（或称“应力消除法”）和“逐步软化法”是目前可以考虑的模拟简化方法，但其具体实现问题还需要进一步研究。

DESIGN & CALCULATION设计计算地铁盾构穿越建筑物施工位移的数值分析郑权恒，郑宝瑞，冯岩岩，武龙堂，刘如松（中冀建勘集团有限公司，河北石家庄 050227）［摘要］文章对盾构施工的控制原则、力学原理与邻近群桩动态预测进行了分析，基于实际工程开展了数值模拟分析，探究了分别处于穿越群桩以及穿越一般底层这两类情况下地铁盾构的土体位移状况，对比数值模拟分析结果并得出相关结论。

［关键词］地铁盾构；数值模拟；地表位移［中图分类号］U231+.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1001-554X（2023）04-0127-04 Numerical analysis of construction displacement of subway shield tunneling through buildings ZHENG Quan-heng，ZHENG Bao-rui，FENG Yan-yan，WU Long-tang，LIU Ru-song现今在我国有关地铁盾构隧道施工的相关研究比较丰富，尤其是有关地表沉降的研究，但是在这些研究中很少会考虑施工相关因素以及地质特性，通常都是以介质随机理论作为研究基础。

而在有关穿越高层建筑桩基托换的研究一般分析对象都是单桩或者单孔隧道，有关双线盾构施工力学的研究则大多依托于经验并不深入，在实际的施工活动中很难实现良好控制。

本文基于某地铁盾构隧道的施工状况，借助FLAC3D软件进行三维数值模拟分析，探究处于不同情况下地铁盾构的位移状况，对盾构隧道周围相关建筑物产生的影响作了评价，并针对施工安全控制工作提出了相关建议。

1 盾构施工控制原则1.1 盾构施工法在地铁隧道的施工中应用盾构法，因为是部分出土甚至全部不出土，所以地层会受到来自施工活动的较大影响进而会造成地表沉降的现象发生。

而发生地表沉降时具体沉降部位的分布与范围大小主要是受到盾构掘进的相关施工活动的控制。

基于Plaxis的盾构隧道侧穿建筑物桩基的数值研究摘要：某区间侧穿一高层建筑物的裙楼，距楼桩基最小净距不足2m，盾构法隧道施工存在较大风险。

利用有限元软件PLAXIS-GiD对比分析了加固前后盾构隧道对裙楼桩基变形的影响。

分析表明，加固后盾构隧道对于桩基稳定更为有利，最大沉降减小幅度为29.76%，最大垂向倾斜度减小幅度为34.09%，最大水平倾斜度减小幅度为29.35%。

研究成果不但对工程施工有重要的指导意义，而且丰富了盾构隧道侧穿既有建构筑物的研究。

关键词：轨道交通；盾构隧道；桩基；数值模拟引言随着我国城市化进程的加快和城市建设的蓬勃发展，以地铁为代表的轨道交通越来越受到人们的重视。

盾构法以其独有的特点被广泛应用于地下铁道以及越江隧道的施工建设。

然而，城市高楼密集地下构筑物分布复杂，人们尤其关心地铁隧道施工对城市已有构筑物的影响。

准确预测及现场的量测由于施工引起的地层变形及其影响范围对施工安全和设计都是十分重要的[1-3]。

图1 区间与建筑物平面关系图现有研究大多数集中于盾构施工对周边地表建筑物的影响，主要采用了有限元数值模拟方法进行研究[4]。

对于盾构隧道施工对地下桩基影响的研究却鲜有报道。

本文利用PLAXIS数值模拟软件对某盾构区间隧道侧穿一高层裙楼进行了研究，对比分析了裙楼桩基加固与否的变形与位移开展情况。

研究成果对于指导施工具有重要的实际意义。

1 工程概况某区间隧道盾构施工侧穿一高层楼房的裙楼。

楼房为框架结构，靠北侧为裙楼地上3层。

裙楼桩基为人工挖孔桩，直径1.2m，长度约20~22m。

区间隧道走向与该裙楼桩基布置基本平行，区间隧道整体位于裙楼北侧，侧穿长度约70m。

与区间隧道距离较近近的裙楼桩基有9根，其最小净距不足2m，采用盾构法施工风险较大。

因此必须分析区间隧道施工对裙楼的影响并提出相应保护措施、施工方案及应急预案，以确保盾构施工过程中区间隧道和上部建筑物的安全。

本段区间地面较平坦，为湘江Ⅲ级冲积阶地。

盾构隧道下穿房屋FLAC数值计算报告实例分析1 FLAC计算模型本次计算采用美国FLAC3D6.0软件，结合某城市地铁盾构隧道开挖）工程项目，重点研究隧道引起的地表建筑物及地面沉降规律，并评价安全风险。

计算中各岩土体采用摩尔库伦弹塑性本构模型，隧道初支、二衬结构采用完全弹性模型进行计算，通过“杀死”单元（刚度置0）模拟隧道开挖过程，通过激活衬砌单元模拟隧道支护过程，隧道采用盾构法开挖，外径6.2m，管片厚度0.35m，选用C50高强混凝土，下穿房屋为4层砖混结构，片石基础夯实，隧道下穿时采用注浆加固。

计算模型沿隧道横向为x方向，开挖推进方向为z方向，竖直方向为y方向。

前后左右边界约束相应法向方向位移，底部边界约束z方向位移，顶部边界为自由应力面，本次计算只考虑重力场，不考虑构造应力。

根据勘察单位提供的岩土体资料，计算模型地层岩土体物理力学参数见表1，加固后的土体按提高30%参数取用, 并据此钻孔揭示的岩土体分布特征建立计算模型, 见后图所示：表1 计算参数取值图1 计算模型范围及地表沉降监测点布置（单位：mm）计算剖面为房屋2剖面，计算模型概化见图3，模型计算范围为135×60×1m³，模型采用6397个实体单元，5188个节点，计算模型及隧道模型如图2、3所示。

图2 计算模型图图3 盾构隧道与上部结构的关系图4 房屋基础及基础加固范围2 计算结果分析盾构施工完成后，地表及建筑基础沉降计算规律如下：图5～7分别为各个沉降计算结果：(1) 整体变形规律（a）隧道开挖沉降分布规律（不加固）（b）隧道开挖沉降分布规律（加固后）图5 建筑基础沉降分布规律（单位：mm）(2) 建筑基础沉降规律（a）隧道开挖沉降分布规律（不加固）（b）隧道开挖沉降分布规律（加固后）图6 建筑基础沉降分布规律（单位：mm）（2）地表沉降规律（a）隧道开挖沉降分布规律（不加固）（b）隧道开挖沉降分布规律（加固后）图7 地表沉降分布规律（单位：mm）表3 沉降计算汇总数值（单位：mm）3 计算结论根据本节FLAC3D6.0数值计算分析可知：在加固建筑物基础后，所研究的地铁隧道下穿施工引起的地表沉降最大仅为5.24mm，建筑物基础仅为 5.24，大大降低了未加固前的沉降量值及风险，各点均处于正常范围之内，均可满足城市地铁及轨道交通对于地表沉降的安全要求，即沉降值不超过30mm，变化率不大于0.3%。

某地铁盾构隧道数值模拟计算摘要: 针对具体的工程和现场监测以及实测资料,用FLAC 对某一地铁盾构隧道施工过程进行数值模拟，对模拟数据进行了分析,得出了隧道位移变形、各种应力云图等重要工程信息, 得出盾构隧道和周边围岩的变化规律, 对改善盾构隧道的施工方法, 提高工程质量, 确保工程安全, 具有重要的理论意义和工程实用价值。

关键词: 地铁隧道；盾构隧道；数值模拟一、引言随着科学技术和城市化的发展以及城市人口的过快增长，传统的公共汽车和无轨电车已经越来越不能满足城市居民高频率出行的需要。

建设以地下铁道为代表的城市快速轨道交通系统，是解决我国中心城市公共交通运输矛盾的重要途径。

随着盾构法在我国地铁隧道开挖中的应用越来越广，隧道数值模拟和施工监测在隧道开挖过程中扮演了越来越重要的角色。

数值模拟由于能全面预测隧道开挖的全过程，已被广泛使用；施工监测则主要是利用围岩变形和拱顶沉降的监测数据掌握围岩动态和隧道支护结构的工作原理，通过施工过程对围岩实时监控，对监控数据进行分析和综合判断, 对可预见的事故和险情及时采取措施，把风险控制到最小，所以数值模拟和施工监测数据以及对数据的分析就成为衡量设计和施工是否合理的一个重要指标。

为确保工程质量, 隧道在开挖过程中必须进行必要的变形监测。

施工监测应包括两端洞口浅埋段地表沉降量测、洞内拱顶下沉、水平收敛、锚杆拉拔等量测内容，其中以拱顶沉降观测和隧道水平收敛监测为主，工作原理就是通过测量手段, 来了解拱顶的平面位移和拱顶下沉情况。

施工监测不仅为隧道开挖提供重要的手段，而且为调整设计参数、选择合理的支护方式和综合评价围岩稳定性提供科学依据，从而便于日常施工组织管理，以达到安全施工的目的。

本文以某一地铁盾构隧道为例。

该隧道外径为6.0m，衬砌厚度为0.3m，内径为5.4m,埋深为10m。

地铁隧道断面如下图1。

图1 地铁隧道断面示意图二、地质概况本文中地铁盾构隧道所处的地层为Ⅴ级围岩，围岩密度为1800kg/m3 ，体积弹模为1.47e8Pa，剪切弹模为5.6e7Pa，摩擦角为20度，粘聚力为5.0e4Pa，抗拉强度为1.04e4Pa。

北京地铁六号线青年路车站～十里堡车站区间隧道穿越铁路FLAC3D数值分析报告中国矿业大学（北京）土木工程系二Ο一零年一月1. 概述1.1 引言地铁区间隧道盾构法施工是目前广泛采用的隧道施工技术。

在我国，地铁施工造成地面沉陷、周边建（构）筑物损害、隧道涌水、城市生命线工程损害等事故时有发生，往往造成严重的经济损失与社会影响；其中隧道施工引起地层沉降的三维预测与控制问题尤显重要。

在隧道工程施工以前，国内外普遍采用数值模拟分析计算的方法预测施工引起的地表变形及对周边建构筑物的影响。

即将建设的北京地铁六号线工程——青年路车站～十里堡站区间隧道工程，盾构隧道从铁路下穿过，考虑到建筑物稳定性的需要，需对此施工过程进行数值分析。

本报告采用国际上最先进的岩土工程数值分析软件系统，对隧道施工进行了三维数值分析，来说明隧道施工的先后顺序。

1.2 工程概述十里堡站~青年路站区间沿现状朝阳北路道路南侧地下敷设，线路呈东西走向，西段区间起于朝阳北路与十里铺路相交路口的十里堡站，出站后沿朝阳北路路中向东敷设，线路经过一人行天桥、京包铁路及箱涵，止于朝阳北路与青年路相交路口的青年路站。

区间全长1041.54m，采用盾构法施工。

在区间中部穿越京包铁路及京包铁路下的箱涵。

铁路箱涵外包尺寸43.15m×7.8m，采用混凝土预制顶进施工，箱涵的南北两侧局部设置护坡桩，桩长约14m。

铁路为5股道，分别是电厂专用线，东北环线，星双联络线，砖瓦厂专用线和建材厂专用线。

2 三维数值分析建模与软件系统概述地铁隧道施工是典型的三维空间问题，盾构隧道施工引起的地表沉降具有显著的时空效应。

隧道施工动态过程引起地层移动变形包括：先期沉降、前方沉降或隆起、通过时的沉降、建筑空隙引起的沉降与滞后沉降等。

隧道施工对地表影响的研究方法有：经验公式、随机介质理论法、弹塑性与粘弹塑性理论解析法、数值计算方法等。

施工之前，基于现场工程条件的三维数值模型是计算地表沉降最有效的手段。