摘要：北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間需設(shè)置豎井進(jìn)行區(qū)間隧道的開挖。為了解豎井及區(qū)間隧道開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響，采用數(shù)值方法，計(jì)算分析了開挖過程中臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的變化情況。結(jié)果表明地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)梁的影響明顯大于對柱的影響；地下開挖引起的地表沉降曲線近似于正態(tài)曲線；隨著到開挖位置距離的增大，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)距離達(dá)到3-4倍開挖內(nèi)徑時(shí)，沉降量基本可以忽略。

關(guān)鍵詞：豎井開挖；區(qū)間隧道開挖；建筑結(jié)構(gòu)；數(shù)值分析；變形內(nèi)力

中圖分類號：TU924 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0116-05

1 概述

隨著城市地下軌道交通的發(fā)展，新建地鐵線路的選擇日益受到可用地下空間等因素的限制。新建地鐵線路的施工會對鄰近既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，一旦結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形控制不好，就可能會導(dǎo)致既有結(jié)構(gòu)無法正常運(yùn)營或發(fā)生安全事故。因此，正確分析、預(yù)測并控制新建地鐵施工對既有結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響是確保安全施工的重要前提。

目前研究新建隧道對地表及既有結(jié)構(gòu)影響的方法主要包括理論研究、模型試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)法以及數(shù)值分析。理論方法多將建筑物簡化成梁或框架結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)經(jīng)典力學(xué)理論對模型進(jìn)行分析，因涉及較多、較特別的簡化和假設(shè)，所得結(jié)果往往有較明顯的局限性。模型試驗(yàn)是通過建立物理模型來模擬實(shí)際的地層環(huán)境及施工過程，此方法往往因?yàn)橛邢薜南嗨菩远y以用于推測實(shí)際情況，并且比較耗時(shí)費(fèi)力。經(jīng)驗(yàn)法主要是以現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及直觀推理為基礎(chǔ)得到經(jīng)驗(yàn)公式，進(jìn)而應(yīng)用于特定的工程問題，在地層沉降的預(yù)測中應(yīng)用最多的是Peck經(jīng)驗(yàn)公式。與前幾種方法相比較，數(shù)值分析無論是在操作性還是在經(jīng)濟(jì)性方面都比較強(qiáng)，因而是目前最常用的計(jì)算手段之一。

本文主要研究豎井、橫通道、區(qū)間隧道開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響，豎井和橫通道是為增加施工斷面以加快施工進(jìn)度而設(shè)立的。

2 工程概況及施工方案

所研究的豎井、橫通道及區(qū)間隧道位于北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間，受影響的建筑結(jié)構(gòu)為一個(gè)地上4層、地下1層的框架結(jié)構(gòu)，與豎井的最近距離約16米。豎井、橫通道、區(qū)間隧道及建筑結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系如圖1所示。

開挖工序依次為豎井開挖，橫通道開挖，區(qū)間隧道開挖。其中豎井采用倒掛井壁施工，橫通道及區(qū)間隧道采用暗挖法分布開挖。

3 計(jì)算模型

單元類型及約束條件的選擇：采用實(shí)體單元模擬地層。對于框架結(jié)構(gòu)，為了便于分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采用二維梁單元模擬結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件?？蚣芙Y(jié)構(gòu)分為地上4層和地下1層，為了考慮土體及未模擬結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)模型的約束作用，假設(shè)地下1層地面處及結(jié)構(gòu)斷開處的節(jié)點(diǎn)無水平位移，具體約束情況如圖2所示。豎井襯砌、結(jié)構(gòu)底板、地下一層豎墻、橫通道及區(qū)間隧道襯砌采用板單元模擬。計(jì)算分析模型如圖3所示。

4 計(jì)算結(jié)果分析

4.1 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

如圖4所示，為了便于內(nèi)力分析，將框架結(jié)構(gòu)分為3排。圖5-圖7為豎井、橫通道、區(qū)間隧道施工前后各排、各列梁、柱彎矩圖，表1、表2分別為豎井、橫通道、區(qū)間隧道施工前后梁、柱的彎矩變化統(tǒng)計(jì)。

由梁、柱彎矩圖、表可知，施工前結(jié)構(gòu)梁的初始最大彎矩為122.2kN·m，豎井施工完成后梁的最大彎矩為125kN·m，分部彎矩增量為2.8kN·m，占增幅總量的35%；橫通道、區(qū)間隧道施工完成后梁的最大彎矩為130.2kN·m，分部彎矩增量為5.2kN·m，占增幅總量的65%。施工前結(jié)構(gòu)柱的初始最大彎矩為58.6kN·m，豎井施工完成后柱的最大彎矩為60.2kN·m，分部彎矩增量為1.6kN·m，占增幅總量的59%，橫通道、區(qū)間隧道施工完成后柱的最大彎矩為61.3kN·m，分部彎矩增量為1.1kN·m，占增幅總量的41%。

通過以上分析可得以下結(jié)論：（1）地下開挖對結(jié)構(gòu)梁彎矩的影響明顯大于對結(jié)構(gòu)柱的影響；（2）對于結(jié)構(gòu)梁，豎井開挖對其內(nèi)力的影響較大，而對于結(jié)構(gòu)柱，橫通道、區(qū)間隧道開挖對其內(nèi)力影響較大。

4.2 地層沉降分析

為了分析距離豎井邊緣不同位置處的地表沉降，選擇觀察斷面如圖8所示，6個(gè)斷面與豎井邊緣的水平距離分別為4米、8米、12米、16米、20米、24米。

框架結(jié)構(gòu)距離豎井邊緣的距離為16米，此處由豎井開挖引起的地表最大沉降值為2.2mm，橫向最大差異沉降為2.05mm；由橫通道、區(qū)間隧道開挖引起的地表最大沉降值為1.5mm，橫向最大差異沉降為1.26mm。框架結(jié)構(gòu)的縱深長度約為8米，對比距離豎井邊緣16米、24米處的最大地表沉降值，可知豎井開挖引起的縱向最大差異沉降為1.4mm，由橫通道、區(qū)間隧道開挖引起的縱向最大差異沉降為1.0mm。

通過以上分析可得以下結(jié)論：（1）無論是豎井還是橫通道、區(qū)間隧道開挖，所引起的地表沉降趨勢相同，地表沉降曲線類似于正太曲線；（2）豎井離建筑結(jié)構(gòu)較近，開挖引起的最大地表沉降及差異沉降較橫通道、區(qū)間隧道要大；（3）隨著到豎井邊緣距離的增加，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)達(dá)到3-4倍豎井內(nèi)徑時(shí)，最大沉降值不足1mm，沉降量基本可以忽略。

5 結(jié)語

本文以北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間的豎井、橫通道及區(qū)間隧道為背景，通過數(shù)值計(jì)算，分析了地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響。

計(jì)算結(jié)果分析表明：（1）由梁、柱內(nèi)力變化可知，地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)梁的影響明顯大于對柱的影響；（2）地下開挖會引起地面凹陷，地表沉降曲線類似于正太曲線；（3）隨著到開挖位置距離的增大，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)距離達(dá)到3-4倍開挖內(nèi)徑時(shí)，沉降量基本可以忽略。

參考文獻(xiàn)

[1] 項(xiàng)彥勇，馮山群.樁基對隧道開挖塑性區(qū)影響的一種理論預(yù)測方法[J].土木工程學(xué)報(bào)，2012，12（45）：162-169.

[2] Yanyong Xiang，Shanqun Feng.Theoretical prediction of the potential plastic zone of shallow tunneling in vicinity of pile foundation in soils[J].Tunnelling and Underground Space Technology.2013，38：115-121.

[3] 項(xiàng)彥勇，賀少輝，張彌，等.導(dǎo)洞隔離樁墻結(jié)構(gòu)對淺埋暗挖隧道周邊地層移動(dòng)的限制作用分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23，（19）：3317-3323.

[4] 姜智平，項(xiàng)彥勇.地層環(huán)境變化對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響分析[J].都市快軌交通，2004增刊：46-52.

[5] Peck R. B. Deep excavations and tunneling in softground[C]. Proc 7th Int. conf. on Soil Mech.and Found.Eng.，Mexico City，1969：225-290.

[6] 向曉輝，王俐，李春光.復(fù)雜地質(zhì)條件下水底礦山法隧道的圍巖位移分析[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2011，（2）：103-108.

[7] 徐禮華，艾心熒，余佳力等.廈門機(jī)場路隧道施工對砌體結(jié)構(gòu)建筑物的影響分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29，（3）：583-592.

[8] 李博，蘇華友，趙旭偉.成都地鐵盾構(gòu)隧道地表沉降分析[J].城市軌道交通研究，2010，13（4）：64-66.

[9] 朱逢斌，楊平，林水仙.盾構(gòu)隧道開挖對鄰近樁基影響研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（2）：369-374.

[10] 賈曉云，林寶龍.隧道開挖引起的路面沉降預(yù)測及數(shù)值分析[J].路基工程，2010，（3）：108-110.

作者簡介：馮山群（1986—），男，河北保定人，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司助理工程師，碩士，研究方向：隧道及地下工程。endprint

摘要：北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間需設(shè)置豎井進(jìn)行區(qū)間隧道的開挖。為了解豎井及區(qū)間隧道開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響，采用數(shù)值方法，計(jì)算分析了開挖過程中臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的變化情況。結(jié)果表明地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)梁的影響明顯大于對柱的影響；地下開挖引起的地表沉降曲線近似于正態(tài)曲線；隨著到開挖位置距離的增大，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)距離達(dá)到3-4倍開挖內(nèi)徑時(shí)，沉降量基本可以忽略。

關(guān)鍵詞：豎井開挖；區(qū)間隧道開挖；建筑結(jié)構(gòu)；數(shù)值分析；變形內(nèi)力

中圖分類號：TU924 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0116-05

1 概述

隨著城市地下軌道交通的發(fā)展，新建地鐵線路的選擇日益受到可用地下空間等因素的限制。新建地鐵線路的施工會對鄰近既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，一旦結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形控制不好，就可能會導(dǎo)致既有結(jié)構(gòu)無法正常運(yùn)營或發(fā)生安全事故。因此，正確分析、預(yù)測并控制新建地鐵施工對既有結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響是確保安全施工的重要前提。

目前研究新建隧道對地表及既有結(jié)構(gòu)影響的方法主要包括理論研究、模型試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)法以及數(shù)值分析。理論方法多將建筑物簡化成梁或框架結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)經(jīng)典力學(xué)理論對模型進(jìn)行分析，因涉及較多、較特別的簡化和假設(shè)，所得結(jié)果往往有較明顯的局限性。模型試驗(yàn)是通過建立物理模型來模擬實(shí)際的地層環(huán)境及施工過程，此方法往往因?yàn)橛邢薜南嗨菩远y以用于推測實(shí)際情況，并且比較耗時(shí)費(fèi)力。經(jīng)驗(yàn)法主要是以現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及直觀推理為基礎(chǔ)得到經(jīng)驗(yàn)公式，進(jìn)而應(yīng)用于特定的工程問題，在地層沉降的預(yù)測中應(yīng)用最多的是Peck經(jīng)驗(yàn)公式。與前幾種方法相比較，數(shù)值分析無論是在操作性還是在經(jīng)濟(jì)性方面都比較強(qiáng)，因而是目前最常用的計(jì)算手段之一。

本文主要研究豎井、橫通道、區(qū)間隧道開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響，豎井和橫通道是為增加施工斷面以加快施工進(jìn)度而設(shè)立的。

2 工程概況及施工方案

所研究的豎井、橫通道及區(qū)間隧道位于北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間，受影響的建筑結(jié)構(gòu)為一個(gè)地上4層、地下1層的框架結(jié)構(gòu)，與豎井的最近距離約16米。豎井、橫通道、區(qū)間隧道及建筑結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系如圖1所示。

開挖工序依次為豎井開挖，橫通道開挖，區(qū)間隧道開挖。其中豎井采用倒掛井壁施工，橫通道及區(qū)間隧道采用暗挖法分布開挖。

3 計(jì)算模型

單元類型及約束條件的選擇：采用實(shí)體單元模擬地層。對于框架結(jié)構(gòu)，為了便于分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采用二維梁單元模擬結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件?？蚣芙Y(jié)構(gòu)分為地上4層和地下1層，為了考慮土體及未模擬結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)模型的約束作用，假設(shè)地下1層地面處及結(jié)構(gòu)斷開處的節(jié)點(diǎn)無水平位移，具體約束情況如圖2所示。豎井襯砌、結(jié)構(gòu)底板、地下一層豎墻、橫通道及區(qū)間隧道襯砌采用板單元模擬。計(jì)算分析模型如圖3所示。

4 計(jì)算結(jié)果分析

4.1 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

如圖4所示，為了便于內(nèi)力分析，將框架結(jié)構(gòu)分為3排。圖5-圖7為豎井、橫通道、區(qū)間隧道施工前后各排、各列梁、柱彎矩圖，表1、表2分別為豎井、橫通道、區(qū)間隧道施工前后梁、柱的彎矩變化統(tǒng)計(jì)。

由梁、柱彎矩圖、表可知，施工前結(jié)構(gòu)梁的初始最大彎矩為122.2kN·m，豎井施工完成后梁的最大彎矩為125kN·m，分部彎矩增量為2.8kN·m，占增幅總量的35%；橫通道、區(qū)間隧道施工完成后梁的最大彎矩為130.2kN·m，分部彎矩增量為5.2kN·m，占增幅總量的65%。施工前結(jié)構(gòu)柱的初始最大彎矩為58.6kN·m，豎井施工完成后柱的最大彎矩為60.2kN·m，分部彎矩增量為1.6kN·m，占增幅總量的59%，橫通道、區(qū)間隧道施工完成后柱的最大彎矩為61.3kN·m，分部彎矩增量為1.1kN·m，占增幅總量的41%。

通過以上分析可得以下結(jié)論：（1）地下開挖對結(jié)構(gòu)梁彎矩的影響明顯大于對結(jié)構(gòu)柱的影響；（2）對于結(jié)構(gòu)梁，豎井開挖對其內(nèi)力的影響較大，而對于結(jié)構(gòu)柱，橫通道、區(qū)間隧道開挖對其內(nèi)力影響較大。

4.2 地層沉降分析

為了分析距離豎井邊緣不同位置處的地表沉降，選擇觀察斷面如圖8所示，6個(gè)斷面與豎井邊緣的水平距離分別為4米、8米、12米、16米、20米、24米。

框架結(jié)構(gòu)距離豎井邊緣的距離為16米，此處由豎井開挖引起的地表最大沉降值為2.2mm，橫向最大差異沉降為2.05mm；由橫通道、區(qū)間隧道開挖引起的地表最大沉降值為1.5mm，橫向最大差異沉降為1.26mm?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的縱深長度約為8米，對比距離豎井邊緣16米、24米處的最大地表沉降值，可知豎井開挖引起的縱向最大差異沉降為1.4mm，由橫通道、區(qū)間隧道開挖引起的縱向最大差異沉降為1.0mm。

通過以上分析可得以下結(jié)論：（1）無論是豎井還是橫通道、區(qū)間隧道開挖，所引起的地表沉降趨勢相同，地表沉降曲線類似于正太曲線；（2）豎井離建筑結(jié)構(gòu)較近，開挖引起的最大地表沉降及差異沉降較橫通道、區(qū)間隧道要大；（3）隨著到豎井邊緣距離的增加，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)達(dá)到3-4倍豎井內(nèi)徑時(shí)，最大沉降值不足1mm，沉降量基本可以忽略。

5 結(jié)語

本文以北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間的豎井、橫通道及區(qū)間隧道為背景，通過數(shù)值計(jì)算，分析了地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響。

計(jì)算結(jié)果分析表明：（1）由梁、柱內(nèi)力變化可知，地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)梁的影響明顯大于對柱的影響；（2）地下開挖會引起地面凹陷，地表沉降曲線類似于正太曲線；（3）隨著到開挖位置距離的增大，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)距離達(dá)到3-4倍開挖內(nèi)徑時(shí)，沉降量基本可以忽略。

參考文獻(xiàn)

[1] 項(xiàng)彥勇，馮山群.樁基對隧道開挖塑性區(qū)影響的一種理論預(yù)測方法[J].土木工程學(xué)報(bào)，2012，12（45）：162-169.

[2] Yanyong Xiang，Shanqun Feng.Theoretical prediction of the potential plastic zone of shallow tunneling in vicinity of pile foundation in soils[J].Tunnelling and Underground Space Technology.2013，38：115-121.

[3] 項(xiàng)彥勇，賀少輝，張彌，等.導(dǎo)洞隔離樁墻結(jié)構(gòu)對淺埋暗挖隧道周邊地層移動(dòng)的限制作用分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23，（19）：3317-3323.

[4] 姜智平，項(xiàng)彥勇.地層環(huán)境變化對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響分析[J].都市快軌交通，2004增刊：46-52.

[5] Peck R. B. Deep excavations and tunneling in softground[C]. Proc 7th Int. conf. on Soil Mech.and Found.Eng.，Mexico City，1969：225-290.

[6] 向曉輝，王俐，李春光.復(fù)雜地質(zhì)條件下水底礦山法隧道的圍巖位移分析[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2011，（2）：103-108.

[7] 徐禮華，艾心熒，余佳力等.廈門機(jī)場路隧道施工對砌體結(jié)構(gòu)建筑物的影響分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29，（3）：583-592.

[8] 李博，蘇華友，趙旭偉.成都地鐵盾構(gòu)隧道地表沉降分析[J].城市軌道交通研究，2010，13（4）：64-66.

[9] 朱逢斌，楊平，林水仙.盾構(gòu)隧道開挖對鄰近樁基影響研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（2）：369-374.

[10] 賈曉云，林寶龍.隧道開挖引起的路面沉降預(yù)測及數(shù)值分析[J].路基工程，2010，（3）：108-110.

作者簡介：馮山群（1986—），男，河北保定人，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司助理工程師，碩士，研究方向：隧道及地下工程。endprint

摘要：北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間需設(shè)置豎井進(jìn)行區(qū)間隧道的開挖。為了解豎井及區(qū)間隧道開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響，采用數(shù)值方法，計(jì)算分析了開挖過程中臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的變化情況。結(jié)果表明地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)梁的影響明顯大于對柱的影響；地下開挖引起的地表沉降曲線近似于正態(tài)曲線；隨著到開挖位置距離的增大，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)距離達(dá)到3-4倍開挖內(nèi)徑時(shí)，沉降量基本可以忽略。

關(guān)鍵詞：豎井開挖；區(qū)間隧道開挖；建筑結(jié)構(gòu)；數(shù)值分析；變形內(nèi)力

中圖分類號：TU924 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0116-05

1 概述

隨著城市地下軌道交通的發(fā)展，新建地鐵線路的選擇日益受到可用地下空間等因素的限制。新建地鐵線路的施工會對鄰近既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，一旦結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形控制不好，就可能會導(dǎo)致既有結(jié)構(gòu)無法正常運(yùn)營或發(fā)生安全事故。因此，正確分析、預(yù)測并控制新建地鐵施工對既有結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響是確保安全施工的重要前提。

目前研究新建隧道對地表及既有結(jié)構(gòu)影響的方法主要包括理論研究、模型試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)法以及數(shù)值分析。理論方法多將建筑物簡化成梁或框架結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)經(jīng)典力學(xué)理論對模型進(jìn)行分析，因涉及較多、較特別的簡化和假設(shè)，所得結(jié)果往往有較明顯的局限性。模型試驗(yàn)是通過建立物理模型來模擬實(shí)際的地層環(huán)境及施工過程，此方法往往因?yàn)橛邢薜南嗨菩远y以用于推測實(shí)際情況，并且比較耗時(shí)費(fèi)力。經(jīng)驗(yàn)法主要是以現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及直觀推理為基礎(chǔ)得到經(jīng)驗(yàn)公式，進(jìn)而應(yīng)用于特定的工程問題，在地層沉降的預(yù)測中應(yīng)用最多的是Peck經(jīng)驗(yàn)公式。與前幾種方法相比較，數(shù)值分析無論是在操作性還是在經(jīng)濟(jì)性方面都比較強(qiáng)，因而是目前最常用的計(jì)算手段之一。

本文主要研究豎井、橫通道、區(qū)間隧道開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響，豎井和橫通道是為增加施工斷面以加快施工進(jìn)度而設(shè)立的。

2 工程概況及施工方案

所研究的豎井、橫通道及區(qū)間隧道位于北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間，受影響的建筑結(jié)構(gòu)為一個(gè)地上4層、地下1層的框架結(jié)構(gòu)，與豎井的最近距離約16米。豎井、橫通道、區(qū)間隧道及建筑結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系如圖1所示。

開挖工序依次為豎井開挖，橫通道開挖，區(qū)間隧道開挖。其中豎井采用倒掛井壁施工，橫通道及區(qū)間隧道采用暗挖法分布開挖。

3 計(jì)算模型

單元類型及約束條件的選擇：采用實(shí)體單元模擬地層。對于框架結(jié)構(gòu)，為了便于分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采用二維梁單元模擬結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件?？蚣芙Y(jié)構(gòu)分為地上4層和地下1層，為了考慮土體及未模擬結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)模型的約束作用，假設(shè)地下1層地面處及結(jié)構(gòu)斷開處的節(jié)點(diǎn)無水平位移，具體約束情況如圖2所示。豎井襯砌、結(jié)構(gòu)底板、地下一層豎墻、橫通道及區(qū)間隧道襯砌采用板單元模擬。計(jì)算分析模型如圖3所示。

4 計(jì)算結(jié)果分析

4.1 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

如圖4所示，為了便于內(nèi)力分析，將框架結(jié)構(gòu)分為3排。圖5-圖7為豎井、橫通道、區(qū)間隧道施工前后各排、各列梁、柱彎矩圖，表1、表2分別為豎井、橫通道、區(qū)間隧道施工前后梁、柱的彎矩變化統(tǒng)計(jì)。

由梁、柱彎矩圖、表可知，施工前結(jié)構(gòu)梁的初始最大彎矩為122.2kN·m，豎井施工完成后梁的最大彎矩為125kN·m，分部彎矩增量為2.8kN·m，占增幅總量的35%；橫通道、區(qū)間隧道施工完成后梁的最大彎矩為130.2kN·m，分部彎矩增量為5.2kN·m，占增幅總量的65%。施工前結(jié)構(gòu)柱的初始最大彎矩為58.6kN·m，豎井施工完成后柱的最大彎矩為60.2kN·m，分部彎矩增量為1.6kN·m，占增幅總量的59%，橫通道、區(qū)間隧道施工完成后柱的最大彎矩為61.3kN·m，分部彎矩增量為1.1kN·m，占增幅總量的41%。

通過以上分析可得以下結(jié)論：（1）地下開挖對結(jié)構(gòu)梁彎矩的影響明顯大于對結(jié)構(gòu)柱的影響；（2）對于結(jié)構(gòu)梁，豎井開挖對其內(nèi)力的影響較大，而對于結(jié)構(gòu)柱，橫通道、區(qū)間隧道開挖對其內(nèi)力影響較大。

4.2 地層沉降分析

為了分析距離豎井邊緣不同位置處的地表沉降，選擇觀察斷面如圖8所示，6個(gè)斷面與豎井邊緣的水平距離分別為4米、8米、12米、16米、20米、24米。

框架結(jié)構(gòu)距離豎井邊緣的距離為16米，此處由豎井開挖引起的地表最大沉降值為2.2mm，橫向最大差異沉降為2.05mm；由橫通道、區(qū)間隧道開挖引起的地表最大沉降值為1.5mm，橫向最大差異沉降為1.26mm。框架結(jié)構(gòu)的縱深長度約為8米，對比距離豎井邊緣16米、24米處的最大地表沉降值，可知豎井開挖引起的縱向最大差異沉降為1.4mm，由橫通道、區(qū)間隧道開挖引起的縱向最大差異沉降為1.0mm。

通過以上分析可得以下結(jié)論：（1）無論是豎井還是橫通道、區(qū)間隧道開挖，所引起的地表沉降趨勢相同，地表沉降曲線類似于正太曲線；（2）豎井離建筑結(jié)構(gòu)較近，開挖引起的最大地表沉降及差異沉降較橫通道、區(qū)間隧道要大；（3）隨著到豎井邊緣距離的增加，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)達(dá)到3-4倍豎井內(nèi)徑時(shí)，最大沉降值不足1mm，沉降量基本可以忽略。

5 結(jié)語

本文以北京地鐵15號線安立路站與大屯路東站之間的豎井、橫通道及區(qū)間隧道為背景，通過數(shù)值計(jì)算，分析了地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響。

計(jì)算結(jié)果分析表明：（1）由梁、柱內(nèi)力變化可知，地下開挖對臨近建筑結(jié)構(gòu)梁的影響明顯大于對柱的影響；（2）地下開挖會引起地面凹陷，地表沉降曲線類似于正太曲線；（3）隨著到開挖位置距離的增大，地表沉降值逐漸減小，當(dāng)距離達(dá)到3-4倍開挖內(nèi)徑時(shí)，沉降量基本可以忽略。

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作者簡介：馮山群（1986—），男，河北保定人，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司助理工程師，碩士，研究方向：隧道及地下工程。endprint