摘要：随着城市的发展，城市轨道交通的不断完善，地下空间的不断开发必然会牵连到日益完善的轨道系统，比如深基坑工程，本文将以深基坑开挖对邻近隧道的影响作为研究方向，运用三维有限元进行分析，在其定性的基础上研究在不同情况下深基坑开挖对邻近隧道的影响。

关键词：深基坑；地铁隧道；数值分析

随着城市轨道交通的逐步发展进而带动了其沿线的商业发展，住宅建筑等也在轨道交通的影响下不断发展开发，这里就会存在问题，比如新建的工程会影响到已建成的隧道，这种影响可能在隧道的两侧或则隧道上方，这里对地铁隧道影响最大的就是深基坑的开挖。基坑开挖所在的土体卸荷必然会影响到地铁隧道周围的地层移动，而地铁隧道早已建成，其规格都已达到标准，如果土体卸荷定会导致地铁隧道位移场与应力场的变化，这将严重威胁到地铁隧道的安全。我们都了解地铁隧道关系到地铁的正常运行以及人员的生命安全，所以在建造地铁隧道时对其变形方面的要求非常严格，隧道变形规定的最大位移不可以超过20mm，而隧道的回弹变形最大不可超过15mm。隧道的变形曲率半径一定要大于15000m，相对的变形要小于12500，所以怎样有效的控制基坑开挖引起的邻近土层变化，地层变形以及下卧地铁隧道的变形都是非常重要的，受其地形复杂性影响，我们一般很难通过解析求解的方法来分析基坑开挖对地铁隧道的影响，但是数值方法则能够很好的解决这一类问题，也为基坑施工边界复杂性这一问题提供了较为有利的工具。本文将利用三维有限元分析软件从空间上分析在不同情况下深基坑开挖对其隧道变形的影响。

1三维有限元计算模型

我们利用三维有限元分析软件来分析深基坑开挖对其下卧地铁隧道位移的影响，首先假定基坑开挖的深度为标准深度12m，支护形式是连续墙加三道内支撑，连续墙的厚度定为1m，长乘宽为80m乘40m，内支撑截面的尺寸为0.8m乘0.6m，腰梁尺寸为0.8m乘0.8m，第一道内支撑标高为正负0m，第二道内支撑标高为负4.3m，第三道内支撑标高为负8.3m，我们每步超挖0.3m，地铁隧道的外径为6m，衬砌片厚度为0.3m，我们的土体用莫尔库伦模型，计算分析出所土体与基坑支护结构的物理力学参数，我们通过三维有限元分析软件可以很容易实现深基坑开挖区的土体、支护结构施工对地铁隧道位移的影响。

2有限元分析

2.1相同深度，不同空间位置时地铁隧道受基坑开挖卸载的影响

2.1.1当隧道处于基坑的侧面时，坑内的开挖卸载使得墙内产生连续墙内外土压差，使连续墙向基坑内侧位移，导致隧道拱腰附近的土体侧向位移了大约8mm，我们从隧道侧向位移的大小可以得出一个结论，基坑开挖卸载对隧道的侧面有一定的影响，但是属于边缘影响，影响并不大。

2.1.2当隧道处于基坑的侧面时，基坑内的开挖卸载会使隧道拱顶最大抬升10mm，我们从隧道侧向位移的大小可以得出结论，在相同的隧道深度情况下，隧道在基坑侧面时基坑开挖卸载对隧道的影响要小于基坑正下方的隧道影响，一般为正下方隧道的一半。

2.2空间位置不同及深埋情况下隧道受基坑开挖卸载的影响

当隧道处在基坑的正下方时，如果隧道深度增加，那么其基坑开挖卸载的影响就会减少，当隧道处于基坑侧面时，隧道的侧向位移会随着隧道深度的增加而出现先增加后减少的现象。隧道的竖向位移与其水平位移是类似的，主要是当隧道埋深为1.0D时，当时是处于连续墙范围内的，受到连续墙的作用，基坑开挖对隧道的影响会逐渐变小；但是当隧道不在连续墙范围内时，隧道位移会随着埋深的增加而受到的影响也逐渐减少，这也与实际的测试结果一致。从这两种情况我们可以看出，基坑开挖卸载对基坑下卧隧道的影响要大于对其侧面隧道的影响，由于应力压力的不同，所影响的程度也是不一样的。

通过基坑开挖对隧道数值的影响分析，我们得出以下结论：

（1）基坑底部的土体在基坑开挖过程中其竖向与横向的卸载量是存在较大的差异的，最明显的差异就是会使坑底隧道出现明显变形，而开挖对坑外的土体影响是微乎其微的，所以坑外隧道的变形也就相应的小于坑内隧道的变形。

（2）基坑开挖会引起坑底的回弹，会引起基坑下卧隧道发生位移，基坑开挖所引起的坑内隧道的上抬位移是比较明显的。

（3）当坑内隧道的水平位置发生变化时，隧道的变形规律也是不尽相同的，当隧道处于坑底的中央时，上抬位移以及变形是最大的，而隧道不断的向基坑的某一侧发生偏移时，上抬位移计变形就会逐渐减少，相应的，最大最小竖向位移点都会按照隧道变形规律发生一定的变化；

3结语

本文主要分析了隧道与基坑在不同空间位置时基坑开挖对隧道位移的影响，我们通过数值分析得出以下结论：

3.1当隧道位于基坑的正下方，基坑的开挖卸载对下部地铁隧道的影响最大，基坑开挖卸载会使下部的土体回弹，同时也带动了土体之中的隧道也发生位移，隧道处在基坑的正下方，受到其对称性的影响，隧道位移主要表现在竖向上抬这一块，而且随着隧道与基坑之间距离的增加而明显减小，当基坑与隧道之间的间距超过3.5D时，隧道受到上部基坑开挖的影响是非常小的。

3.2当隧道位于基坑侧面时，基坑开挖卸载对隧道侧向、竖向位移都会产生一定程度的影响，而且会呈现出随隧道深度的增加先是增加后减少。其主要原因是当隧道深埋深度较小时，隧道处在连续墙的土体当中的，隧道变形受到基坑开挖卸载的影响是比较小的，但隧道深埋深度加深超过连续墙范围时，连续墙对其约束能力的下降，使得隧道的位移会有所增加，随着隧道的不断加深深度，隧道位移受基坑开挖卸载的影响会越来越小。

参考文献

[1] 陈忠汉,程丽萍.深基坑工程[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2] 宋二祥,邱王月.基坑复合土钉支护的有限元分析[J].岩土力学, 2011,22(3).

[3] 陈肇元,崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

作者简介：杜晓波（1976- ），男，河北滦南人，副教授，工程硕士，从事城市轨道交通工程施工技术方面的研究。