基坑开挖卸荷对既有下穿高铁盾构隧道的影响研究

基坑开挖对下方既有盾构隧道影响分析摘要：针对基坑开挖对下方既有盾构隧道的影响，将不同研究方向与已有研究成果相结合，同时附上ABAQUS有限元模型位移云图，对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的参数取值范围提出了个人的见解并对隧道隆起形式结合基坑坑底隆起形式进行了解释。

关键词：隧道隆起；坑底变形；位移云图随着地铁在我国大规模的建设，邻近下方既有地铁隧道的基坑开挖工程日益增多。

基坑开挖卸载及降水措施，会使下方盾构隧道产生竖向和水平向位移，同时横截面产生收敛变形，而地铁对隧道的变形要求极其严格。

因此，研究基坑开挖对下方既有隧道的影响非常重要。

目前关于基坑开挖对既有隧道影响的研究有很多，姚爱军[1]等应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法，研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律；魏纲[2]等结合国内多个工程案例的实测数据，提出了预测隧道最大隆起值的经验公式，并得出隧道隆起范围为开挖范围的2.2 倍，；黄宏伟[3]等根据实际工程案例与有限元软件相结合，提出隧道变形的速率随着基坑开挖深度的增加逐渐增加，隧道纵向约 6 倍基坑宽度产生较大隆起；宋晓凤[4]等提出可以2h 为界限将基坑施工邻域分为强影响区和弱影响区；左殿军[5]等提出地表沉降、隧道衬砌位移随基坑开挖深度加深逐渐变大，在内支撑间距离较大时，沉降与位移增加速率较大。

作者结合自己的研究方向，对现有研究提出一些自己的看法。

1.对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的理解式中，Lmax為隧道最大隆起值；B为基坑开挖暴露的隧道长度；a为卸载率，该值越大，表明土体应力卸载越彻底；h为基坑开挖深度；H为隧道顶部覆土厚度；S为基坑开挖面与隧道的最小净距离。

式中并未对卸载率a的值取值范围做出规定，若将其用于预测基坑开挖宽度很大（即B很大），而开挖深度很小且基坑开挖面与隧道的最小净距离S 很大（即a很小）的隧道竖向最大位移时，结果将不适用。

论隧道上方基坑开挖过程对既有地铁隧道影响及保护措施摘要：近年来，地铁已成为大城市中家喻户晓的重要交通工具，在地铁旁建建筑物就不可避免的会对地铁隧道造成影响，由开挖引起的问题对既有地铁隧道的影响已成为基坑设计和施工中非常关心的问题之一。

地铁基坑开挖工程施工对周围环境的影响很大，需要采取合理措施对其进行保护。

文章主要结合工程实例，针对该项目基坑开挖过程对既有地铁隧道影响进行了分析，并提出了相应的保护措施。

关键词：地铁隧道深基坑开挖影响保护措施Abstract: in recent years, the subway has become a household name in big cities of the important traffic tool, in the subway built building will inevitably impact on the subway tunnel, the excavation of the problems caused by the existing metro tunnel has become the influence of the design and construction of foundation pit is very concerned about one of the problems. The subway foundation pit excavation engineering construction on the surrounding the influence of the environment is very big, need to take reasonable steps to protect him. This article mainly with an engineering example, according to the foundation pit excavation project process on the existing metro tunnel was analyzed, and puts forward the corresponding measures to protect them.Key words: the subway tunnel excavation influence protection measures目前，随着我国地铁行业的发展，地铁建设项目日益增多。

工程实践不同基坑开挖卸荷方案对既有地铁隧道结构的影响研究谢 强1，马瑗婕2，吴 俊3，董 匡4，程宝龙3，涂正楠1（1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400044；2. 中电建华东勘测设计研究院（郑州）有限公司，河南郑州450003；3. 浙江江南工程管理股份有限公司，浙江杭州 310013；4. 重庆交通大学河海学院，重庆 400074）基金项目：浙江省建设科研项目 (2021K121)；中铁建设集团科研项目 (4565QT2024001)第一作者：谢强, 男, 教授；通信作者：涂正楠, 男, 博士研究生引用格式：谢强, 马瑗婕, 吴俊, 等. 不同基坑开挖卸荷方案对既有地铁隧道结构的影响研究[J]. 现代城市轨道交通, 2024(05): 77-82. XIE Qiang, MA Yuanjie, WU Jun, et al. Study on the influence mechanism of excavation unloading scheme on the structure of existingmetro tunnel[J]. Modern Urban Transit, 2024(05): 77-82.DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.05.0131 研究背景随着我国城市化进程的不断推进，人口正在持续快速地向城市集中，出现了交通拥堵严重及城市建设用地资源紧张等问题，充分利用地上、地下多层次空间成为未来城市发展的一种重要趋势。

摘 要：随着城市建设不断推进，地下工程进入快速发展时期，基坑工程对下方既有结构的影响不可忽略。

基于此，文章以某换乘地铁站项目上方基坑开挖为例，通过FLAC3D 数值模拟软件，分析既有隧道结构上方基坑在一次性开挖、分区开挖、跳挖方案下隧道洞顶结构的变形状态。

分析结果表明，无论是否考虑反压作用，3种方案下洞顶结构竖向最大变形排序均为：一次性开挖方案>分区开挖方案>跳挖方案，跳挖方案相较于一次性开挖方案和分区开挖方案隧道洞顶最大位移分别减少了48.6%、38.3%，可有效降低基坑开挖变形量。

基坑开挖对邻近既有盾构隧道的影响分析摘要：随着我国城市建设的快速发展，用地资源愈加紧张，临近地铁的基坑工程越来越多。

为保证城市轨道交通的运营安全，需要研究基坑施工影响范围内的地铁隧道位移、变形和应力等的变化规律。

研究临近地铁基坑施工的主要方法包括理论计算、现场实测、模型试验和数值模拟等。

理论计算一般不考虑地铁隧道和周围土体的非线性作用，需进行大量简化，计算精度较低;对于已运营隧道，现场实测受到诸多限制，较难做到与基坑施工实时同步监测，数值计算逐渐成为基坑施工对临近地铁影响分析的有效手段。

基坑开挖深度对临近地铁隧道的影响规律，认为当基坑开挖深度与地铁隧道上覆土厚度之比大于0．5时，隧道竖向位移与基坑开挖深度近似呈线性变化。

利用数值模拟计算，并通过与现场实测数据进行对比分析，发现在一定的深度范围内采用人工抽条开挖可明显减小地铁隧道的隆起变形速率。

研究了渗流应力耦合作用下基坑开挖对临近地铁隧道的影响，并提出了结构优化方案。

关键词：基坑开挖；盾构隧道；数值模拟；位移；隆起变形引言随着城市交通的快速发展，城市地铁建设迅速普及。

新建建筑施工时，基坑开挖过程容易对周围既有盾构隧道造成影响，引起隧道周围土体扰动，隧道不同部位随之产生位移和隆起变形。

鉴于此，以某已建地铁建设项目为背景，通过有限元结构分析软件ＭＩＤＡＳＧＴＳ数值模拟的方法，计算开挖过程中隧道的位移及纵向隆起变形，并与现场实测数据进行对比，验证模拟的正确性。

1项目概况1.1工程概况某城市绕城高速改建采用半幅改造半幅通行方式进行，先南半幅路面改建、后北半幅改建。

改建工程与轨道交通运营1号线、在建5号线存在交叉。

交叉范围为改建绕城高速K31+840~K31+920段，对应轨道交通1号线左线K15+393~K15+468、右线K15+394~K15+470，对应5号线左右线K2+777~K2+852。

交叉范围内，高速公路路基基坑开挖深度约12.6~16.8m，开挖最底面距离1号线盾构隧道结构顶覆土厚度约4.15~5.07m，距离5号线盾构隧道结构顶覆土厚度约7.88~9.3m。

市政隧道基坑开挖对下方运营地铁盾构区间隧道的影响与控制李博摘要：因建设时序的原因，在既有地铁区间隧道上方特级外部作用影响区域进行市政隧道施工，基坑开挖卸载引起的回弹隆起和地铁隧道结构变形是工程设计施工需要控制的重点和难点。

采用合理的参数取值，建立二维和三维的数值模拟，分析研究基坑开挖过程中的区间盾构隧道的隆起变形规律，并针对现状地质情况采用合理的加固措施，运用时空效应原理开挖基坑，有效控制下方盾构隧道的隆起变形，建立系统合理的设计施工监测体系，确保区间隧道的安全。

关键词：基坑开挖；数值模拟分析、地铁盾构隧道；0 引言随着近年来国内城镇化的进程，城市建设中出现了不少地铁与市政基坑工程交叉施工的问题，由于建设时序的原因，导致后续市政基坑工程施工时对邻近既有地铁区间隧道造成一定的影响。

同时，运营中的地铁区间隧道对变形控制极为严格，因此，如何控制地铁区间隧道上方基坑开挖过程中，地铁隧道的变形是值得研究和探索的课题。

南宁市连福-安吉立交一期工程为市政隧道工程，市政隧道位于已运营的南宁地铁2号线安吉客运站～西津站盾构区间正上方，两者走向平行。

市政隧道基坑开挖深度为5m，两者之间最小净距为6.2m，且该段地质情况较为复杂，因此，施工工程中如何控制基坑开挖卸载引起的回弹隆起和隧道结构变形是本项目的难点，为最大限度地降低工程风险，减小基坑开挖对下卧地铁2号线盾构隧道的影响，同时保证基坑开挖施工和既有地铁隧道的安全，通过计算分析研究基坑开挖过程中盾构隧道的变形情况，提出了运用时空效应原理对基坑采用分段、跳槽、对称、分层开挖，同时对软弱地层进行加固的设计施工方案。

1 工程概况1.1市政隧道与地铁区间盾构隧道概况安吉客运站～西津站区间受上方市政隧道基坑开挖影响长度约为480m，工程施工范围内盾构隧道顶距现状地面深度约为9.5～14.5m，主要穿越地层有粉砂层、圆砾层、粉砂质泥岩、粉砂岩。

地铁隧道断面为圆形，外径为6.0m、内径为5.4m，壁厚0.3m，盾构管片环宽1.5m，每环由6块管片通过12根M24螺栓连接，环间纵向设置10根M24螺栓连接，错缝拼装。

建筑物开挖施工对既有下穿地铁盾构隧道影响分析摘要：近年来，我国城市地铁建设发展迅速，依托地铁沿线的商业开发日趋密集，如何减小建筑物开挖施工工与地铁工程施工相互影响，对地铁盾构隧道后期运营安全至关重要。

本文针对地面建筑物开挖施工对地铁盾构隧道的影响进行数值模拟分析，并根据数值计算结果提出了相应处理措施。

关键词：地铁工程；商业开发；盾构隧道；数值模拟；处理措施中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：随着我国经济飞速发展，兴建地铁的城市越来越多，伴随地铁沿线商业开发相应增加，工程建设所面临的周边环境愈发复杂。

地铁工程施工时既需对在建建筑物进行保护，同时又要考虑建筑物施工对地铁工程的影响，研究地铁盾构隧道施工与上方在建建筑物开挖施工相互影响十分必要。

本文结合华东某城市商业开发地块建筑物开挖施工对既有下穿地铁盾构隧道的情况建立二维数值模型进行了数值分析，并根据计算结果提出了相应处理措施。

1、工程概况1.1 区间隧道与建筑物相互关系区间隧道工程采用盾构法施工。

隧道内径5500mm，衬砌厚度350mm。

隧道上方商业开发建筑物为地上3层、地下2层框架结构，筏板基础，基坑开挖深度约10m，考虑到建筑物施工时对地铁影响，在区间隧道周边布置3排抗拔桩，桩长原设计为35m。

建筑物位于地铁正上方，其中1、2号楼基础底距隧道顶约5.6m。

因建设时序不同，区间盾构已经施工完成，商业开发地块工程尚处于施工准备阶段。

区间隧道与建筑物平面及1、2号楼纵断面关系图如图1所示。

图1 区间隧道与在建建筑物平面关系图1.2 工程地质区间隧道穿越建筑物段隧道上覆土层由上至下依次为①1杂填土、③1粘土、③2粉质粘土夹粉土、③3-1粉质粘土、③3粉土夹粉质粘土和⑥1-1粉质粘土层，隧道穿越土层主要为⑥1粘土层，隧道下卧土层主要为⑥2-1粉质粘土夹粉土层。

各土层物理力学指标见表1。

表1各土层主要物理力学指标综合建议值2、地铁隧道及轨道变形控制标准2.1 地铁隧道变形控制标准目前我国修建地铁较早的城市，如北京、上海、广州等在相关的建设项目中，针对具体的工程项目，提出过具体的保护要求。

基坑开挖对临近既有地铁隧道的影响分析摘要：在有限的城市地下空间中，地铁隧道在其使用阶段不可避免地会受到临近工程活动影响。

基坑开挖对临近地铁隧道会产生较大的不利影响，关系到地铁隧道的正常使用及安全性问题。

将基坑开挖施工对邻近既有隧道影响的研究方法归纳为：理论法、数值分析方法和现场实测方法，对发展概况及研究进展进行了综述，提出了目前该领域中需要研究的一些课题。

关键词：既有隧道；基坑开挖；变形；卸荷Abstract: In the limited city underground space of subway tunnel in the using stage, inevitably will be close to engineering activities. Foundation pit excavation on adjacent metro tunnel will have a larger adverse effects related to the subway tunnel, the normal use and safety problems. The excavation of foundation pit on adjacent existing tunnel effect research methods summarized as: theory, numerical analysis and field measurement method, the development survey and research progress were summarized, put forward the need to study in some project.Key words: tunnel; excavation; deformation; unloading中图分类号: TV551.4文献标识码： A 文章编号：前言处于城市环境中的地铁隧道，在其使用阶段不可避免地会受到这样或那样的工程活动影响。

浅析盾构隧道近接下穿地下大型结构施工影响研究摘要：随着世界各国城市地下空间的不断开发与利用，在新建地下结构时遇到了许多“近接施工”问题。

包括隧道水平、竖直和倾斜平行、上下正交和斜交以及一条隧道近接桩基和地下管网等。

本文就近距离基坑开挖对下方既有隧道的影响做以下论述。

关键词：盾构隧道；地下大型结构；近接施工；中途分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：1. 基坑卸载回弹影响性分析盾构隧道结构的局部刚度与土体相比极大，但是较长一段隧道的整体变形刚度则比较小，接近于影响土层的刚度，基本上随周围土体位移变化而变化。

在小位移变形的情况下，盾构隧道变形同土层位移一致。

因此，可以近似的认为隧道隆起变形与所处的土层回弹变形相同。

通过计算分析土层的回弹变形量，就可以间接得到下方穿过的隧道的变形量。

坑底隆起量计算的方法比较多，目前最为常用的解析求解方法是残余应力分析方法。

土体是典型的弹塑性材料，很小的加荷就能让其进入塑性状态。

因此卸荷后，土体内的应力在卸荷前后不会完全相等，会在土体内留有残余应力。

在此基础上，考虑土体应力路径和残余应力的基坑隆起变形计算方法-残余应力分析方法。

与土体压缩沉降的分层总和方法相似，坑底土体的最终隆起量是基坑开挖卸载应力影响深度范围内各土层回弹量的叠加。

而每一层土、每一深度的卸荷影响力和土体的卸荷变形模量不同，将分别计算，即分层总和计算基坑隆起。

1.1其中：为基坑最终的隆起量（m）；n为计算厚度的分层数；为第i层土的卸载应力平均值（kPa）；为第i层土的厚度（m）；为第i层土的卸荷模量（kPa）对于上海软土地区，经过试验研究得到的考虑土性参数和卸荷应力路径等影响的土体卸荷模量的计算公式如下：1.2 其中为垂直向、水平向应力和平均固结应力；为静止土压力系数；为土的粘聚力、内摩擦角；为破坏比，其值一般在0.75-1.0之间，可近似的取Duncan-Chang模型中值；为初始卸荷模量系数，对于上海地区软土，经试验研究及工程实测反复分析，一般灰色淤泥质粘土=241.2；灰色粘土=265.4。

盾构隧道下穿既有铁路路基及桥梁桩基施工过程影响研究摘要：随着社会不断的发展，人们对出行效率要求的不断提升，铁路基础工程的建设数目正在日益增加。

由于我国幅员辽阔，各地的地形地貌上也有很大的差距，在铁路架设过程中如果出现了山体，其中一个解决的办法就是进行隧道的挖掘和建设。

本文以北京地铁十号线为例，探讨了盾构隧道施工的过程中，铁路路基以及桥梁桩基受到的影响，并且陈述了相应的计算内容，提供了计算下穿模拟的思路。

关键词：盾构隧道；铁路路基；桥梁桩基；影响1、铁路路基以及桥梁桩基在盾构隧道施工的过程中受到的影响在盾构隧道进行施工的过程中，引发铁路和桥梁在结构上产生变形最主要的因素主要有：①因为开挖面在应力释放方面引发了相应的弹塑性变形，从而致使地层反力在大小以及分布方面的改变；②因为地下水位的变化导致覆土层固结并且沉降，让垂直方向上的土壤结构承受更大的压力；③因为正面土壤产生过大的压力而导致弹塑性变形，致使作用土承受的压力增加；④由于盾构推行是附近土壤受到影响而导致土壤结构上的变化，导致弹塑性的下降，致使土壤对桩基产生的反作用力在分布和大小上的变化。

因为以上这些外部条件产生了变化，导致地面路基以及桩体出现下沉或者倾斜等方面的改变。

实际的影响程度是由路基与桩基的结构和强度等内在特征所决定的。

而且在对附近项目施工产生的影响进行研究的时候，还应该考虑到盾构跟桩基距离、施工范围大小以及所在地点的地质结构和条件等。

因为产生影响的因素纷繁复杂，盾构推进导致的铁路路基和桥梁桩基结构上的变化务必要以理论计算作为基础。

而在工程施工中导致的土层沉降以及桩基变形都跟地质结构有比较大的关系，所以要结合地层结构的模型加以分析。

2、理论计算的具体内容和方法2.1计算的内容计算的主要内容有两个方面：①地铁十号线施工对京九铁路的路基在沉降方面产生的影响；②对京沪高铁和动车线路山桥梁结构在变形方面的影响。

2.2计算的方法采用ANSYS软件，并利用三维模式的地层结构的模型，研究盾构隧道在穿越时导致的铁路路基和桥梁桩基的形态变化。

明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响研究
李明君;孙庆文;陈小飞
【期刊名称】《现代城市轨道交通》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】为研究明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响,文章以济南某明挖基坑近接既有地铁隧道为背景,基于midas GTS NX有限元软件,考虑3个方面因素并假设28种对比工况,开展数值模拟对比分析。

得到不同因素影响下明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道影响规律,并提出相应的建议措施。

研究结果表明,明挖基坑与既有隧道夹角保持在45°及以上,可降低明挖卸荷施工对既有隧道的影响;明挖基坑与既有隧道竖向距离在0.5D(D为隧道直径)以上时,竖向距离对于控制隆起变形效果较为明显;在0.5D以下时,竖向距离对于控制隆起变形并不明显;明挖基坑横向卸荷面积对既有地铁隧道竖向变形影响随基坑加宽或加深而呈线性增加,基坑深度因素影响尤为显著。

【总页数】6页(P119-124)
【作者】李明君;孙庆文;陈小飞
【作者单位】中铁第六勘察设计院集团有限公司;济南轨道交通集团有限公司【正文语种】中文
【中图分类】U231.3
【相关文献】
1.市政隧道基坑开挖对既有下卧地铁盾构隧道影响分析
2.明挖卸荷对下卧地铁双洞隧道变形影响的计算方法研究
3.深基坑开挖卸荷对下卧既有地铁隧道的影响分析
4.明挖隧道与下卧地铁隧道交叉施工的影响分析及控制措施
5.明挖基坑对既有下卧地铁盾构隧道影响的三维分析
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