1、摘要：隨著城市建設(shè)的發(fā)展，市政工程與軌道交通工程近距離施工、相互影響的情況越來越普遍，出現(xiàn)了基坑工程騎跨于已建地鐵區(qū)間隧道之上這一新問題。由于基坑的開挖會(huì)引起坑內(nèi)土體的回彈，從而引起地鐵區(qū)間隧道的上抬變形，如何有效控制坑底隆起、隧道上浮將成為基坑施工控制的難點(diǎn)。本文以杭州市某基坑工程為例，分別用三維彈塑性有限元方法，分析了在軟土地層中采用門式攪拌注漿加固對(duì)基坑下方已建盾構(gòu)隧道的理論保護(hù)效果，得到基坑開挖過程中盾構(gòu)隧道的變形規(guī)律，為同類工程提供參考。關(guān)鍵字：門式攪拌加固、盾構(gòu)隧道、有限元分析1工程概述 杭州市某車行地通道采用“雙孔+中間管廊”的矩形斷面，明挖法施工。地通道基坑與已建的地鐵盾構(gòu)隧道

2、立體相交，基坑工程安全等級(jí)與控制變形等級(jí)均為一級(jí)。基坑寬約21.5m，開挖深度為6.49.1m，其中上跨地鐵段基坑挖深約6.6m，坑底與地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道襯砌頂部?jī)艟?.16m。盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)徑5.5m，襯砌采用“直線環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)”進(jìn)行錯(cuò)縫拼裝，壁厚350mm，環(huán)寬1.2m。車行地通道與地鐵區(qū)間隧道平面、立面關(guān)系見圖1、2所示。 盾構(gòu)隧道由管片拼裝而成，接縫多，整體抗變形能力較差。軟土地區(qū)基坑開挖卸荷，極易造成基坑底土體回彈隆起，基坑下方盾構(gòu)隧道上浮。隧道保護(hù)要求變形控制在15mm以內(nèi)，如何確保基坑開挖過程中地鐵隧道安全是本基坑工程的關(guān)鍵點(diǎn)之一。2水文地質(zhì)條件2.1地質(zhì)條件 本工程位于杭州東北部沖海

3、積平原區(qū)，第四紀(jì)覆蓋層厚度為 40m。上部主要為錢塘江近代沖積、沉積的粉、砂性土，下部為陸海相沉積地層。下伏基巖為白堊系下統(tǒng)朝川組層含礫砂巖、砂礫巖。基坑開挖范圍內(nèi)土體基本以填土、錢塘江沖積的粉土、粉砂為主，呈稍密中密為主，基坑坑底所處地層為砂質(zhì)粉土層。2.2水文條件 場(chǎng)地地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水。地下水靜止水位埋深一般在0.6m2.1m之間，平均潛水位高程3.75m，地下水流速較小。基巖裂隙水主要賦存于強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化基巖中，水量主要受構(gòu)造和節(jié)理裂隙控制，水量不大。2.3物理力學(xué)參數(shù) 門式加固區(qū)域主要位于砂質(zhì)粉土、粉砂層中，分析采用的巖土體與結(jié)構(gòu)物的物理力學(xué)參數(shù)見表1。3

4、隧道洞周門式加固措施 盾構(gòu)隧道豎向變形主要由基坑開挖后的基坑回彈、隧道整體上浮、襯砌結(jié)構(gòu)的彈性變形等三個(gè)方面組成。在小位移變形的條件下，假設(shè)隧道變形與土層位移基本一致，應(yīng)用殘余應(yīng)力原理，用開挖卸荷引起的土體位移來計(jì)算區(qū)間隧道的上抬位移。在基底未加固的情況下，當(dāng)開挖深度H=6.6m時(shí)，盾構(gòu)隧道位于殘余應(yīng)力的影響深度（hr11.1m）范圍內(nèi)，基坑底回彈量為44.6mm，隧道由于土體回彈而產(chǎn)生的上抬位移為20.457mm，計(jì)算過程見下表。 以上理論計(jì)算結(jié)果表明，基底下土體未經(jīng)加固時(shí)，基坑開挖導(dǎo)致回彈變形過大，盾構(gòu)隧道變形對(duì)軌道變形控制極為不利，因此，本工程擬采用門式攪拌加固，基坑分層分塊開挖，以控制

5、隧道上抬位移，加固范圍見下圖。4三維有限元分析4.1模型的建立 運(yùn)用有限元軟件MIDAS GTS建立三維模型，采用MIDAS的板單元模擬盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)和基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)，土體用實(shí)體單元來模擬，模型長(zhǎng)105m，寬60m，高45m。區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度60m，盾構(gòu)外徑D6.2m，管片壁厚0.35m，地面超載20kPa。4.2基坑開挖三維有限元分析 按“第一步開挖-第一道支撐-第二步開挖-第二道支撐-澆筑墊層、底板-拆撐-澆筑側(cè)墻、頂板”的施工順序，全過程模擬基坑開挖對(duì)下方盾構(gòu)隧道的影響，并分別按無地層加固、門式攪拌加固兩種情況進(jìn)行分析比較。坑內(nèi)加固土體分為弱加固和強(qiáng)加固兩種。弱加固范圍為坑內(nèi)3m深度范圍

6、土體，其水泥摻量為10%，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu>0.3MPa，其彈性模量取38MPa；其余范圍為強(qiáng)加固，其水泥摻量為20%，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu>1.0MPa，其彈性模量取125MPa。 圖7圖12給出了門式攪拌加固地層時(shí)，分段分層開挖基坑后的豎向變形情況。從圖中可以看出，區(qū)間隧道的變形量隨著開挖而增大，基坑開挖到坑底，施作第二道支撐時(shí)，隧道變形值達(dá)到了最大值，達(dá)13.84mm。4.3加固前后盾構(gòu)隧道變形情況分析 通過對(duì)比加固前后的基坑豎向位移、盾構(gòu)隧道上浮量，可見坑內(nèi)土體門式攪拌加固對(duì)盾構(gòu)隧道的位移有較大限制作用，盾構(gòu)隧道的隆起量最大值由27.58mm減小到13.84mm，滿足盾構(gòu)隧道變形控制標(biāo)準(zhǔn)的要求。5結(jié)論 通過理論分析和數(shù)值軟件計(jì)算，基坑采用門式攪拌加固對(duì)地鐵區(qū)間隧道的保護(hù)是切實(shí)可行的，可以滿足地鐵隧道變形限值的要求。經(jīng)對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的分析研究，得出以下結(jié)論： 1、無加固條件下基坑開挖，對(duì)區(qū)間結(jié)構(gòu)安全影響甚大，而對(duì)基坑內(nèi)土體采用水泥土攪拌樁門式加固，可以大幅減