周博

摘 要：隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷完善，城市隧道的建設(shè)對(duì)于我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善起了重要的作用，基坑開挖關(guān)系到城市地鐵建設(shè)的穩(wěn)定性和安全性，加上城市中的隧道建設(shè)越來越多，城市地下的基坑開挖會(huì)影響到周圍地質(zhì)土壤的穩(wěn)定程度，并且導(dǎo)致坑周圍的底層發(fā)生移位的現(xiàn)象。由此可知，基坑開挖影響到鄰近地鐵的結(jié)構(gòu)和安全性，需要對(duì)影響的因素進(jìn)行分析，并針對(duì)這些安全隱患提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：基坑工程；鄰近地鐵；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在地鐵建造的過程中需要建設(shè)很多的隧道，隧道的開挖會(huì)影響到地層的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，容易發(fā)生坍塌等事故，因此對(duì)于基坑的開挖需要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并且能夠支持本身需要的承載能力，在巖土工程建造的過程中也會(huì)對(duì)原有的隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。本文就介紹了基坑開挖相關(guān)概念，并分析了基坑開挖對(duì)鄰近地鐵影響的主要方式。并總結(jié)了分析基坑開挖影響因素的相關(guān)數(shù)據(jù)技術(shù)。

1.基坑開挖工程

1.1基坑變形理論

基坑在開挖的過程中會(huì)影響到基坑附近地層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承受能力，具體是由于基坑在開挖的過程中會(huì)降低開挖地面的承載能力，一旦開挖出的承載能力降低，附近地面的承載力就會(huì)加大，造成了附近承載力超負(fù)荷而發(fā)生變形的情況。附近的圍護(hù)墻隨著兩側(cè)承載力的加大而承受更大的壓力，在坑附近的土在不斷地向坑移動(dòng)的過程中對(duì)圍護(hù)墻的壓力越來越大，導(dǎo)致圍護(hù)墻變形，周圍的壓力增加會(huì)擠壓坑底導(dǎo)致坑底發(fā)生凸起的狀況，并且基層開挖的導(dǎo)致的坑底的凸起以及防護(hù)墻的移動(dòng)也促進(jìn)了附近地層結(jié)構(gòu)的變化。當(dāng)坑底開挖的深度大時(shí)，會(huì)造成更大的卸荷，卸荷是形成坑底凸起的主要原因，而凸起的形成是因圍護(hù)墻位置的上升，當(dāng)圍護(hù)墻不斷上升，坑底的凸起不斷升高就會(huì)導(dǎo)致地面超負(fù)荷承載，坑底周圍的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生塑性變形，不過這種現(xiàn)象會(huì)隨著工程的停止而不再發(fā)生凸起的現(xiàn)象，塑性的變形在一定條件下還可以恢復(fù)原狀，但是一旦超出塑性變形，將會(huì)對(duì)周圍的結(jié)構(gòu)造成不可復(fù)原的毀滅。因此在開挖時(shí)就應(yīng)該在出現(xiàn)塑性變形時(shí)就要采取一定的措施降低坑底的凸起以及圍護(hù)墻的變形。

1.2基坑工程

基坑是隧道建設(shè)的基礎(chǔ)，基坑的建設(shè)不僅涉及建設(shè)隧道本身的安全穩(wěn)定性，還會(huì)影響到周圍結(jié)構(gòu)的建設(shè)，特別是鄰近隧道、地鐵的穩(wěn)定性，因此要對(duì)基坑工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證基坑建設(shè)的穩(wěn)定性，基坑工程是在巖石工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)化的建設(shè)的一個(gè)過程，它的實(shí)施結(jié)合了（土力學(xué)、高等土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程環(huán)境及巖土工程施工等）各個(gè)學(xué)科進(jìn)行綜合性的研究和設(shè)計(jì)。由于基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)涉及的工程量大，考慮的因素較多，在進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)過程中十分的復(fù)雜。基坑工程不僅要考慮到實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)土地的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及承受變形的能力，還要考慮到土地與施工材料結(jié)合在一起是否能夠共同支護(hù)，相互作用的關(guān)系都需要考慮。

為了解決這些難題，目前很多工程師都提出了相應(yīng)的方案，目前在研究這些影響因素上主要研究方法有3種：根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究以及通過理論進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)的方法是一種很傳統(tǒng)很直觀的方法。這種就是根據(jù)已有的工程數(shù)據(jù)總結(jié)常見的各種影響因素，并分析這些影響因素與工程數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律。而實(shí)驗(yàn)研究的方法是目前科研機(jī)構(gòu)常用的方法，這個(gè)方法研究起來比較簡(jiǎn)單，并且很容易根據(jù)需求進(jìn)行修改，因?yàn)槭窃囼?yàn)?zāi)M，還可以重復(fù)大量地進(jìn)行來總結(jié)相應(yīng)的變化規(guī)律，以分析出各種影響因素對(duì)鄰近地鐵結(jié)構(gòu)影響的作用效果以及作用方式。理論分析的方法則是利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)影響因素進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模擬，通過模擬相關(guān)因素，并對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行優(yōu)化，以降低對(duì)周圍結(jié)構(gòu)的影響，這個(gè)研究的方法在數(shù)據(jù)計(jì)算上十分的精確，在未來基坑工程建設(shè)中的作用也越來越大。

2.影響地鐵隧道變形的具體因素

2.1基坑與隧道之間的水平距離

基坑對(duì)鄰近隧道的變形影響主要取決于基坑與隧道之間的位移關(guān)系，很多基坑工程的實(shí)例證明，基坑與隧道之間的水平距離越近，越容易引起周圍環(huán)境的變形，因此，在考慮基坑的位置時(shí)隨著基坑與周圍建筑物的水平距離越近，越容易導(dǎo)致周圍建筑物向基坑方向傾斜，并且隨著基坑開挖的深度逐漸增加，這種變形影響的程度就會(huì)越大。在進(jìn)行基坑開挖的過程中要對(duì)基坑工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過對(duì)附近建筑物以及隧道的傾斜角度有利于準(zhǔn)確把握基坑與隧道之間的水平距離，保證鄰近隧道的變形以及基坑沉降的程度在可以控制的范圍。特別是針對(duì)距離基坑位置比較進(jìn)行的隧道更應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)隧道地表沉降變形的監(jiān)控，并且做好相應(yīng)的防護(hù)措施，盡可能地不要將基坑建設(shè)在地層變形主要影響區(qū)域，以防止隧道安全結(jié)構(gòu)遭到破壞。

2.2隧道與基坑之間的高差

基坑的深度越深對(duì)周圍建筑形成的沉降差越大，就會(huì)導(dǎo)致隧道土層結(jié)構(gòu)的變形程度加大，許多研究表明基坑的深度與建筑物的沉降成正比，不過對(duì)一些基礎(chǔ)掩埋時(shí)加入一些質(zhì)量較好的石碩可以提高土質(zhì)之間的牽引力，以減緩這種基坑的深度對(duì)周圍隧道變形的影響。但是基坑如果較淺對(duì)隧道產(chǎn)生的變形影響程度雖然小，但是產(chǎn)生的影響比較不均勻，也不利于鄰近隧道的穩(wěn)定性，同時(shí)基坑如果深度不夠，不僅不能夠滿足工程使用需求，并且還不利于其本身結(jié)構(gòu)安全性需求。因此，在實(shí)際的基坑實(shí)施過程中應(yīng)該加強(qiáng)控制基坑的深度，要綜合考慮工程本身的需求以及鄰近隧道建設(shè)時(shí)基坑的深度進(jìn)行合理的選擇。

3.優(yōu)化方案

3.1構(gòu)建計(jì)算模型

對(duì)于基坑對(duì)鄰近隧道地鐵變形的影響分析主要是利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)來確定基坑工程的設(shè)計(jì)方案，以降低基坑對(duì)周圍建筑物結(jié)構(gòu)的影響。其中連續(xù)介質(zhì)有限元法計(jì)算技術(shù)是構(gòu)建計(jì)算模型的主要方法，該技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)相關(guān)的軟、硬件，以土力的巖石力學(xué)為理論基礎(chǔ)綜合基坑工程周圍的隧道建設(shè)環(huán)境來對(duì)基坑工程與周圍隧道之間的相互影響力進(jìn)行一個(gè)分析并計(jì)算出解決的方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)，構(gòu)建計(jì)算模型的相應(yīng)的軟硬件設(shè)備也不斷的改進(jìn)。利用計(jì)算軟件模擬可以計(jì)算出不同支護(hù)裝置對(duì)附近建筑物結(jié)構(gòu)變形的規(guī)律，還可以分析在開挖過程中建筑物的沉降變化規(guī)律等，從而優(yōu)化選出最為合適的工程實(shí)施方案。

3.2構(gòu)建三維模型

構(gòu)建三維空間模型則是將三維立體結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模擬結(jié)合在一起對(duì)基坑結(jié)構(gòu)建設(shè)進(jìn)行分析，這種方法有利于提高計(jì)算結(jié)果的可靠性，并且經(jīng)過三維模型的不斷模擬重復(fù)性高，可分析研究的因素多，更適合與對(duì)鄰近隧道影響因素的分析，三維模擬分析在進(jìn)行模擬時(shí)選擇了常規(guī)的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，對(duì)基地的負(fù)載和沉降度進(jìn)行不斷的模擬，對(duì)參數(shù)進(jìn)行不斷的修正以提高模擬數(shù)據(jù)的精確度。目前模擬數(shù)據(jù)結(jié)果的精確度十分的高，對(duì)于分析基坑對(duì)鄰近地鐵變形因素十分的方便、高效。

結(jié)語

綜上所述，城市的不斷發(fā)展對(duì)于地鐵建設(shè)的需求越來越多，基坑開挖是保證地鐵安全性的重要保障，基坑開挖的深度和水平位置不僅影響著基坑本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還會(huì)影響到鄰近隧道的安全性，基坑的開挖總是容易導(dǎo)致附近土體結(jié)構(gòu)的變形，對(duì)于附近的建筑物的安全性造成一定的影響。在對(duì)開挖過程中對(duì)附近土體變形的影響分析主要采用了計(jì)算數(shù)值模擬以及三維模型建立。通過模型的建立來優(yōu)化基坑開挖方案，以降低對(duì)周圍地鐵隧道建設(shè)的影響。

參考文獻(xiàn)

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