基坑开挖对下方既有盾构隧道影响的研究综述

比、 基 坑加 固控 制措 施 等有 关 。其 中是 否 采 取基 坑 加
预 测 比较 闲 难 。 实 测 统 计 结 果 也 表 明 ， 基 坑 开 挖 面 与 关 于实 测 数据 的 变化 规律 ， 义献 『 ２ — ４ ， ６ ， ８ １ 的 作 者
挖时间 、 分 块 开挖 面 积 大小 、 围护 结构 形式 、 插入 深 度 对 实测数 据进 行 了分析 ， 其结 果表 明 ： １ ） 在地 铁 隧道 沿线 附近施 Ｔ 桩 基 和地 下 连 续墙 ． ２ ） 在上 方 基坑 开挖 影 响 下 ， 地 铁 隧道 随 着土 体 的
Ｅｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎｇ Ｓｈｉ ｅ ｌ ｄ Ｔｕｎｎ ｅ ｌ
Ｙａ ｏ Ｗｅ ｎｈ ｏ ｎ ｇ， Ｌｉ ａ ｏ Ｘｉ ａ ｏ ｇ ｅ ｎ， Ｍａ Ｈａ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ， Ｗｅ ｉ Ｇａ ｎ ｇ
随着 我 国地 铁 建 设 的快 速 发 展 ， 跨 越 已建地 铁 隧 收 敛 变形 ） 和 受力 （ 包 括 隧 道 附加应 力 、 弯矩 、 轴 力） 随
基 坑放 置 时 间 的延 长 而 增 大 ， 与 时 间基 本呈 倒 指数 关
６ ＝ ∑ ｈ 。
１
（ ３ ）
６为 坑 底 土体 隆起 量 ： 为 计 算 土层 厚 度 的 分层 系： 隧道 隆 起值 与 监测 点距 开 挖 土体 中心 的距 离 大 致 式 中 ： 呈 抛 物线 关 系 ； 隧道 隆起 值 随 基坑 开挖 宽 度 的增 大而 数 ； 为第 ｉ 层 土 的 卸荷 应力 平 均 值 ； ｈ 为第 层 土 的
５ ） 基 坑 开挖 时 问 、 开 挖 空 间等 施 Ｔ 参 数 对 下方 隧 荷载， 而 基坑 开挖 卸 载有 一定 开挖 深度 ， 因此不 适用 。
吉 茂 杰 等人 Ｉ ｎ 】 对 文献 『 １ ２ １ 提 出 的残 余 应 力 法作 了
提 出了基 底 土体 隆起 残余 应 道 位 移 的影 响 显 著 ， 且 随着基坑开挖 时间 、 空 间 的增 详 细解 释 和进 一步 研 究 ． 力计 算 方法 ： 大． 隧道 隆 起值 呈非 线性 增 大 ： ６ ） 可 通 过改 进施 Ｔ参 数 、 合理施工 、 信息化管理 ，
。 替换 ； Ｐ 。 为 地 基 表 面均 布荷 载 ； 为土 体 泊松 比。 ４ ） 随后 南于底 板 和后 续结 构 施工 时有 结构 荷 载 的 量 Ｅ 式 （ ２ ） 在计 算 中未 考虑 隧道 的存 在 ， 而且 仅适 用 于地 面 影响 ， 所 以对 隧 道 隆起 变 形 有 一 定 限制 作 用 ， 将 导 致 隧 道隆 起值 减小 ：
中 图分 类 号 ： ＴＵ ９ ４１ 文献 标 志码 ：Ｂ 文章 编 号 ： ｌ ０ ０ ９ — ７ ７ ６ ７ （ ２ ０１ ３） ０ ２ — ０ １ ０ ５ — ０ ６
Ｒｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｆｏ ｕｎｄａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐｉ ｔ Ｅｘｃ ａ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐａ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ｂｅ ｌ ｏ ｗ
单 元 法［ ７ ， １ ６ － ２ ４ Ｊ 等， 并 对其 发 展概 况 及研 究 进展 情 况进 行 收 敛 变 形 量 测 也 较少 ， 由“ 水 平 向拉 伸 、 竖向压缩” 向
了综述 ， 提 出了需要 进 一步 研究 的课 题 。
内 容
“ 水 平 向压缩 、 竖 向拉 伸 ” 转变 Ｉ ３ ｌ 。表 ｌ中的工 程大 多位
基 础 与 结 构 工 程 器
黪靴 ＠ｆ ｉ ｏｒ ｄ ＝ 拣 ８《 融 《 釉 ｉ 鲣 鹱
基坑 开挖对下 方既有盾构 隧道 影响 的研究综述
姚 文 宏 ， 廖 小 根 ， 马 海 龙 ， 魏 纲
（ １ ． 巾 国建 筑 西南 勘 察 设 计 研究 院有 限公 司 ， 浙 江 杭州 ３ １ ０ ０ １ ５ ； ２ ． 浙 江理 工 大 学 岩 土 工程 研 究 所 ， 浙 江 杭州 ３ １ ０ ０ １ ８ ；
续 墙 或 桩基 施 Ｔ以及 基 坑 降水 等 对 土体 的扰 动 ， 同样 ２ 各 种 研 究 方 法 介 绍
而地 铁 对 隧 道 的 变 形 要 求 也 极 其 严 格 ， 例如 《 上
绝 大 多数 跨 越 地铁 隧 道 的基 坑 开 挖 Ｔ程 ， 都 会对
海 市地铁沿 线建筑 施Ｔ保护 地铁技 术管理 暂行规 定》 要 隧 道 变 形 进 行 现 场 监 测 ， 监测 内容主要有 ： 隧道 竖 向 求： 地 铁结 构 最终 绝对 位移 不 能超 过 ２ ０ ｍ ｍ， 变 形 曲线 位 移 （ 人ｌ 丁或静 力 水 准仪 ） 、 隧 道 水 平 向位 移 、 隧 道 收 的曲率半径不小 于 １ ５ ０ ０ ０ ｍ， 相 对弯 曲不 大于 １ ／ ２ ５ ０ ０ 。 敛 变形 、 轨 道沉 降 以及 隧道渗 水等 。 因此 ， 研 究基 坑 开挖对 下方 既有 隧道 的影 响非常 重要 。 大 量 工程 统 计结 果 表 明 ： 地 铁 隧 道 的最 大 竖 向位 笔者 在 总 结前 人 对该 问题 研 究 的 基础 上 ， 将 基 坑 移 均 为 隆 起 。 表 １收 集 了 ９例 竖 向位 移 超 过 报 警 值 开 挖 对 下方 既 有 隧道 影 响 的研 究 方 法 归纳 为 ： 现 场 实 （ １ ０ ｍｍ） 的基 坑 Ｔ ＝ 程， 表 明 隧道 最 大 隆起 值 超 过报 警 测分析１ ２ － １ ０ ｌ 法 、 经验公式法… １ 、 力学计算法ｌ １ ２ １ 和 有 限 值 是 大概 率 事 件 ； 水平 位 移 较少 量 测 ， 且 实测 值 较 小 ；
李 志高 等人…］ 对上 海 东方 路 下立 交 Ｔ程 的 实测 数 的 基 础 上 ． 研 究 了 规 则 矩 形 基 坑 的 开 挖 时 间 和 开 挖 空 据 进 行 了统 计 分 析 ， 结果表 明 ， 基 坑 开挖 宽 度 日越 大 间 对 基 底 土 体 回弹 及 其 下 部 地 铁 隧 道 隆 起 的影 响 规
指 导方 针 ， 便 可有效 控 制隧道 隆起 。 １ ） 令 为基坑 开 挖深 度 ， 提 出 开挖 卸荷 影 响 深度
的经 验公 式 为 ｈ ： Ｈ／ （ ０ ． ０ ６ １ Ｘ ２ Ｈ＋ ０ ． １ ９ ） ； 即遵循 “ 加 同 土体 、 小块开挖 、 快 速施 Ｔ 、 信息管理” 的 ｈ
道 的基 坑 Ｔ程 越 来 越 多 ． 包 括 过 街 隧道 工 程 、 地 下 公 基 坑 加 固和 开 挖施 Ｔ 过 程 的变 化规 律 ， 隧道 变 形 的 影 路 Ｔ程 、 建筑 物地 下室 基坑 工程 等 。 基坑 开挖 将 引起 土 响 范 围 ： 体卸载 ， 导致基坑底部土体隆起 、 墙 后 土 体 侧 移 以及 坑 外 地 面沉 降 等 ， 会 影 响甚 至 改 变其 下 方 地 铁 隧道 的 横 截 面 也会 产 生 收敛 变 形 ． 严 重 时将 出现 隧 道管 片 压 裂、 接缝 渗水 等安 全隐 患 。 另外 ， 坑 底 土体加 固 、 地 下连 也 会对 隧 道安 全产 生影 响 。 ２ ） 隧道 隆起 变形 和最 大 隆起 值 的预测 方法 ： ３ ） 不 同基 坑加 固控 制措 施 对下 方既 有 隧道影 响程
增大 ， 当 开挖 宽度 达 到一 定 值 后 ， 隧 道 的 隆 起 值 趋 于 厚度 ； Ｅ 为第 ｉ 层 土 的卸 荷模 量 。具体 参 数 取值 参 见
稳定 。
２ ． ２ 经 验 公 式 法 文献ｆ １ ３ １ 。
同时 ， 吉 茂杰 等 人 ｌ １ ３ 】 在 基 底 土 体 隆起 残余 应 力 法
基 础 与 结 构 工 程 器
０ ＃ 蠓秘《 ｌ ０ 拣 Ｓ《 ｕｃ ｔ ｕ￣ ｅ ｌ 世祜 辨
最 大 隆起点 接 近基 坑开 挖 中心 ． 并 由此 向两侧 延 伸 ， 至 围护结 构 处 隆起量 变小 ：
：
与 Ｅ 笙 ｂ ｐ 。 。
（ ２ ）
ｂ为矩 形 荷 载 的宽 度或 圆形荷 载 的直径 ； 为 中 ３ ） 在 基 坑 开挖 结 束后 隧道 隆 起 达 到 峰值 ， 隧 道纵 式 中 ： Ｅ为 土体 的弹 性 模量 ， 常 用 变形 模 向隆起 的 范围为基 坑 沿隧道 纵 向开挖 长度 的 ２ ～３倍 ； 心 点 回弹影 响系数 ：
进 而 得到 基坑 设计 和施 工 的优 化方 案 ： 应 力应 变状 态 ． 导致 隧道 产生 竖 向和水 平 向位 移 ， 同 时 度 的研究 ．
４ ） 隧道 隆起 变形 的影 响 因素及 影 响程 度分 析 ； ５ ） 基坑 降水 对下 方 既有 隧道 的影 响 。
２ ． １ 现 场 实 测 分 析 法
泥 质黏 土 ） ， 导致 基 坑 开挖 时 尽管 采 取 加 同控 制 措施 ，
１ 国 内外 关 于基 坑 开挖 对 下 方 既有 隧 道 影 响 的研 究 于上 海 ， 由于 上海 土质 较差 （ 含有 淤 泥质 粉质 黏土 和淤 １ ） 隧 道 的变 形 （ 包 括 隧 道竖 向位 移 、 水 平 向位 移 、 但 隧道 隆起 值仍 然较 大 。
３ ． 浙 江 大 学 城 市 学 院 土 木 Ｔ 程 系 ．浙 江 杭 州 ３ １ ０ ０１ ５）
摘
要： 基 坑 开 挖将 对 下方 既有 地 铁 隧道 产生 较 大 的不 利影 响 ， 关 系 到 地 铁 隧 道 的 正 常 使用 和安 全 。 因此 ， 在 总结 前 人 对
该 问题 研 究 的 基 础 上 ． 将 基 坑 开 挖 对 下 方 既 有 隧 道 影 响 的 研 究 方 法 归 纳 为现 场 实 测 分 析 法 、 经验公式 法 、 力 学 计 算 法 和 有 限单 元 法 。 另外 ， 还 对该 项 目的发 展 概 况 及 研 究 进 展 情 况 进 行 了综 述 ， 提 出 了 需 要 进 一 步研 究 的课 题 和研 究 思 路 。 关键词 ： 基坑丌挖 ； 既有隧道 ； 隧 道 隆起 ； 收 敛
２ ） 类 似 土体 压 缩沉 降 的分 层 总和 法 ， 将 该 计 算深
分层 计算 隆 起量 ， 最后 求 和 。 卢梅艳ｌ ｌ Ｕ 】 对 实 测 数 据进 行 了统 计 分 析 ， 研 究 了基 度分 成 多层 ， 具 体公 式如 下 ： 坑放置时间、 分 块 开 挖 土体 宽 度 和距 开 挖 段 土体 中心 距 离 对 隧 道 隆 起 值 的影 响 ， 结果表 明 ： 隧 道 隆 起 值 随
同控制 措施 对 其 影 响最 大 ， 也导 致 隧道 最 大 隆起 值 的 将 使 隧道产生 沉 降 ：
并 近 似呈 正 态分 布 曲线 ， 隧 道 隧 道 的最 小净 距 离 和 隧道 最 大 隆起 值 ５之 间没 有 回 弹而 产 生 隆起 变 形 ，
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技术 ２ ０ １ ３ Ｎ ｏ ． ２ （ Ｍ ａ ｒ ． ）Ｖ ｏ １ ． ３ １
２ ０ １ ３ ￣ Байду номын сангаас 棚（ ３ 一 ） 第 ３ １ 卷 ， ； ｝ 荭投木 １ ０ ５
器 基 础 与 结构 工 程
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表 １ 隧道 隆起 值超 过报警 值 的基坑 工程 实例
对 隧道 最大 隆起 值 有 影 响 的 因素众 多 ， 而且 与 基 很好 的线 性关 系 ， 不 能 简单地 用 ， Ｊ 去 预测 Ｓ 坑 开挖 宽度 、 开挖 深度 、 开挖 面 与 隧道 最小 净 距离 、 开