1、基坑開挖引起的地鐵隧道變形環境評估1、概述東方路下立交工程位于上海浦東張楊路、東方路、世紀大道多條干道的交匯處，和地鐵2號線45°斜交。見圖1。基坑開挖導致的土體卸荷必然引起基坑底部土體回彈和周圍土體移動，因此開挖施工對下部的地鐵隧道變形影響極大，稍一不慎，可能嚴重威脅地鐵運營的安全。而現行標準對地鐵隧道的變形要求極其嚴格，結構最終絕對位移不能超過20mm，變形曲線的曲率半徑不小于 15000m，相對彎曲不大于 1/2500。為保護地鐵的正常營運，準確預測基坑 開挖引起地鐵回彈變形，控制隧道位移成為急需解決的問題。為了保護運行中的地鐵，對基坑開挖引起的對周邊環境變形影響進行評估，本文

2、采用有限元數值分析的方法，對基坑開挖引起的地鐵變形進行了相關計算，實際監測結果證明該方法進行地鐵變形預測是可行的。圖1、東方路下立交基坑工程和地鐵2號線相交平面圖隧道上方基坑開挖深度為6.63m，運營地鐵二號線隧道大多位于上海第層灰色淤泥質粘土中。地下水位位于地面以下0. 5 m。場地工程地質特性見下表：表1工程地質列表層號土層名稱厚度 容重丫 內聚力 內摩擦(m)(kN/m3) c(kPa) 角林 ° )1填土2-1粉質粘土2-2粉質粘土3-1淤泥質粉質粘土1.551851.1318.410280.821.0817.7132217.71421.53-2砂質粉土2.2818.3334

3、.53-3淤泥質粉質粘土2.4617.213204淤泥質粘土8.716.61495-1粘土2.417.91913.55-2粉質粘土3.918.11823.56粉質粘土4.2519.44320.57-1粘質粉土8.6918.4335.57-2粉砂5018.7336隧道頂部距離開挖面底部僅僅2.8m，為了確保隧道安全，在上方基坑開挖前，對隧道以及周邊土體進行了地基加固。9皿N2N'lS1一住杞0P圖2地鐵和基坑位置關系圖2、有限元法分析方法分析中土體單元劃分采用三角形單元剖分方法【1】；圍護結構、鄰近基礎、工程樁和隧道采用梁單元；內支撐采用彈簧。圍護結構和土之間設了接觸面單元。考慮了圍護結

4、構、鄰近基礎、工程樁和隧道和土體 共同作用。剖分的單元圖形如下圖：§JK3E的自動計圖3單元剖分圖在計算時，土體的彈性模量根據同濟啟明星基坑開挖環境影響分析軟件3、有限元計算結果根據以上條件，通過計算，發現東方路基坑開挖引起的變形分布總體得到控制，變形比 較均勻，見圖47。算，按以下參數選用層號土層名稱厚度(m)彈性模量(MPa泊松比1填土1.5510.1670.322-1粉質粘土1.1320.1030.352-2粉質粘土0.8227.2770.353-1淤泥質粉質粘土1.0833.9170.353-2砂質粉土2.2846.280.353-3淤泥質粉質粘土2.4662.9080.35

5、4淤泥質粘土8.797.0080.45-1粘土2.4131.6750.355-2粉質粘土3.9154.6180.356粉質粘土4.25187.0870.357-1粘質粉土8.69238.350.357-2粉砂50468.9130.35表2圖4、基坑開挖引起的水平變形等值線圖5、基坑開挖引起的水平變形云圖(mm) 86.44.843.22.41.60.8 0 -0.8 -1.6 -2.4 -3.2 -4 -4.8 -6.4 -8由上圖可知，東方路基坑開挖引起的水平變形基本上都是朝向基坑內部的水平變形, 坑背面土體的變形在基坑邊緣處最大，越往外水平變形越小。0 41- Qi57.8-70-652.

6、5 -53圖6基坑開挖引起的豎向變形等值線1.2圖7基坑開挖引起的豎向變形云圖64.83.632.41.81.20.60-1.75-3.5-5.25-7-8.75-10.5-14-17.5由上圖可知，東方路基坑開挖引起的豎向變形基坑背側土體總體上都是下沉，基坑內部土體總體都是隆起變形。基坑背面土體下沉明顯的范圍是1倍基坑開挖深度左右；基坑內部土體隆起的范圍是整個基坑內土體都發生隆起，越接近基坑底面隆起越明顯。地鐵隧道距離基坑 開挖面非常近，因此控制地鐵變形的措施是必要的。4、對地鐵隧道的分析結果通過對地鐵隧道和周邊土體相互作用分析，得到基坑開挖條件下的隧道變形預測結果。 表3給出了具體的基坑開

7、挖引起的隧道隆起和額外的附加內力。表3基坑開挖對隧道的影響基坑開挖對隧道的影響上行線下行線隧道水平位移（mm）4.01.3隧道沉降（mm）-11.2-13.6最大彎矩（kNm/m）15.313.6 （a）地鐵下行線（b）地鐵上行線圖8開挖引起的隧道隆起變形圖圖9開挖引起的隧道彎矩圖本工程在開挖過程中在地鐵二號線隧道內部埋設了電水平尺隧道沉降變形自動監測裝置，對整個工程施工進行了全部測量。通過對地鐵隧道和周邊土體相互作用分析，得到基坑開挖條件下的隧道變形預測結果。表3給出了具體的基坑開挖引起的隧道隆起和額外的附加內力。根據文獻【2】的記載，地鐵隧道上行線由于開挖引起的隆起為 11.79mm,下行線隆起為12.25mm。5、結論通過對東方路下立交基坑穿越地鐵二號線的有限元分析，本文采用的方法得到的預測結果和實測地鐵隧道