薛彦琪张可能胡晓军

（①有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室 长沙 410083）

（②中南大学地球科学与信息物理学院 长沙 410083）

（③同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 上海 200092）

（④同济大学地下建筑与工程系 上海 200092）

深基坑开挖卸荷对下卧既有地铁隧道的影响分析*

薛彦琪①②张可能①②胡晓军③④

（①有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室 长沙 410083）

（②中南大学地球科学与信息物理学院 长沙 410083）

（③同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 上海 200092）

（④同济大学地下建筑与工程系 上海 200092）

长沙田汉大剧院地下空间商业项目一期基坑工程位于地铁1号线某区段正上方，坑底距隧道顶的最小距离约为6.2m。基坑坑底位于圆砾层中，地下水较丰富，考虑到降水对周边环境的影响，基坑工程采用封闭式止水帷幕并设置抗浮锚索。基坑开挖、降水引起的土体卸荷、地下水渗流，以及施工的抗浮锚索，共同影响坑底土体回弹，从而对下卧地铁隧道产生影响，如何分析与计算其影响成为该项工程的重点和难点。为此先通过两种常用的回弹变形估算方法计算坑底回弹量和隧道隆起位移；然后利用MIDASGTS有限元软件建立三维数值分析模型，分别进行3种工况的模拟，包括不考虑地下水渗流影响并不采用抗浮锚索工况，考虑应力渗流耦合但不采用抗浮锚索工况，考虑应力渗流耦合并采用抗浮锚索工况。对比分析表明：帷幕渗透率较低时，考虑应力渗流耦合与不考虑渗流影响的坑底回弹和隧道隆起位移模拟结果基本一致；规范推荐估算方法在合理修正其卸荷应力，并确定合理的卸荷影响深度后，其计算结果与数值模拟结果相近。所得成果可为优化设计和施工提供有益的参考，并为类似工程提供借鉴。

基坑工程 地铁隧道 封闭式止水帷幕 隆起位移 数值模拟 应力渗流耦合

0 引 言

地铁是缓解城市交通拥堵问题的重要工具之一，其安全性十分重要，对隧道变形控制十分严格。根据相关规范，地铁对隧道的变形要求为：绝对最大位移≤20mm，隧道回弹变形≤15mm，隧道变形曲线的曲率半径R≥l5000m，相对变形必须小于1／2500。随着对城市空间综合利用的不断重视，在城市建设中越来越多地出现基坑位于既有地铁或在建地铁隧道之上，基坑开挖引起的坑底和坑壁土体卸荷回弹，必然会导致地铁隧道产生回弹位移，对地铁的建设和运营产生不利影响。因此，研究在此特定条件下，如何预测、计算、分析和控制基坑坑底回弹变形及隧道的隆起位移，具有非常重要的工程实践意义。

目前，国内已有学者对此课题的相关方面作了一些理论和工程实践研究，取得了较为丰富的成果。工程界常用的土体回弹变形估算方法主要有：规范推荐估算法、经验公式法及残余应力法，但工程实践表明3种估算方法的估算结果往往与现场监测值相差较大，没有一种适用性广且较为准确的估算方法。在以上估算方法中，影响最大且其计算理论为岩土工程界普遍认可的是残余应力法，但该法存在考虑因素众多，所需参数不易取得，地域性强，统计样本局限等不足（李德宁等，2012）。楼晓明等（2012）研究发现，残余应力即坑底计算深度处的有效自重应力，并以卸荷影响深度范围内土层有效自重应力修正卸荷应力。李德宁等（2012）据此原理提出了一种新的基坑回弹变形计算方法，并将其命名为自重应力抵消法。针对目前该领域存在的三维有限元建模复杂及计算耗时的缺点，考虑基坑开挖引起的坑底和四周坑壁土体同时卸荷，共同作用产生的影响。张治国等（2011）提出了基坑开挖对临近地铁隧道纵向变形影响的两阶段分析方法。在数值模拟方面，虽然已有学者利用各类有限元模拟软件对此课题进行了模拟分析，并取得了一些有益的成果（俞缙等，2007；徐凌等，2008；张玉成等，2010；黄宏伟等，2012）。但以上研究都未涉及基坑采用封闭式止水帷幕时，帷幕受浮力作用后对坑底土体回弹和隧道上抬位移的影响；并且都采用静水压力，而未考虑应力与渗流耦合条件下的坑底土体回弹。

本文以位于长沙市地铁1号线某区段正上方的田汉大剧院地下空间商业项目一期基坑工程为研究背景，先通过两种回弹变形估算方法估算坑底的回弹量和隧道的上抬位移；然后利用MIDASGTS有限元软件建立三维数值分析模型，进行考虑坑底止水帷幕受浮力作用及地下水渗流条件下的坑底回弹和隧道隆起位移分析。

1 工程概况

田汉大剧院地下空间商业项目一期位于1号线侯家塘站—南湖路站区间范围内，影响范围为起点～YDK20＋889.415，总长约89.2m。本段区间隧道结构顶标高为48.00m，中心线标高为45.00m。隧道内径5.4m，管片厚度300mm，每环由6块管片拼装而成。场地现状标高平均约为64.50m，地下开发结构底板底高程为55.50m，采用筏板基础，筏板厚为1.20m，垫层厚为0.10m，即基坑坑底高程为54.20m，坑底距隧道顶部最小净距约为6.2m。基坑与地铁1号线平面位置关系（图1）。

图1 一期基坑与地铁1号线平面位置关系图Fig.1 Relationship between the first phase of the foundation pit and metro tunnels ofmetro Line 1

场地原始地貌属河流侵蚀堆积地貌，为湘江冲积Ⅳ侵蚀冲积阶地；覆盖层主要由第四系中更新统新开铺组地层组成，均为网纹状粉质黏土、砂卵石组成，具明显二元结构。下伏基岩主要为白垩系神皇山组（K s）泥质粉砂岩，中厚层状构造，钙泥质胶结为主。岩土体分层详细情况以及相关物理力学参数（表1）。场地内上层滞水稳定水位标高为60.33～62.50m；孔隙潜水稳定水位标高为58.33～59.88m。

一期基坑开挖尺寸为92.0m×33.0m，开挖深度为10.3m。采用Φ1000mm，间距1000mm的灌注桩作为围护结构；坑内竖向采用三道Φ609mm×16mm钢管对撑结合混凝土冠梁、腰梁共同发挥作用，钢管支撑水平间距为5m。基坑坑壁地层为较深厚的粗砂、圆砾层，坑底位于圆砾层，地下水较为丰富，考虑到降水对周边环境的影响，本基坑工程采用封闭式止水帷幕。竖向在围护桩桩间采用三重管高压摆喷，结合围护桩形成止水帷幕；水平方向采用三重管高压旋喷在坑底以下形成2.7m厚的止水帷幕。基坑开挖主要地下水位为上层滞水和孔隙潜水，上层滞水分布不连续，孔隙潜水，水量大，透水性好，地下水水头埋深4.0m左右，应进行抗浮设计。勘察报告中抗浮设防水位建议按61.50m进行考虑。为了保证在基坑开挖及地下结构施工过程中，止水帷幕及地下结构筏板基础有足够的抗浮能力，以防止坑底上浮对地铁隧道产生不利影响，本工程采用抗浮锚索作为主动抗浮措施，结合水平帷幕有效自重共同进行抗浮。抗浮锚索采用5Φs15.2钢绞线，自由段12.0m，锚固段13.0m，设计承载力900kN，施加700kN的预应力。锚索平面纵向间距2.5m，横断面布置（图2）。抗浮锚索可兼作地下结构永久抗浮措施。

2 坑底回弹和隧道隆起位移估算

表1 岩土体分层及物理力学参数Table 1 Physico-mechanical parameters of soils and soil layer distribution

本文以工程实践中常用的规范推荐估算方法和李德宁等（2012）提出的自重应力抵消法分别对坑底回弹和隧道隆起位移进行计算。计算依据岩土体分层详细情况以及相关物理力学参数（表1）。其中粗粒土的回弹模量根据朱俊高等（2011）已完成的粗粒土回弹特性试验研究所得结论进行取值。

图2 抗浮锚索横断面布置图（单位／mm）Fig.2 Anti-floating anchor cable transverse section layout（unit／mm）

2.1 规范推荐估算方法计算

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2011）中相关条文［9］，地基土的回弹变形量可按下式进行计算：

式中，符号意义详见《建筑地基基础设计规范》。

该基坑坑底以下2.7m设置水平止水帷幕，帷幕顶布置抗浮锚索，锚索施加700kN的预应力。帷幕底在现状水位（埋深4.5m）下受85kPa的静水压力；帷幕顶由于抗浮锚索施加的预应力，受到了间隔均匀的集中荷载，根据抗浮锚索平面和横断面布置，可将抗浮锚索施加的预应力等效为作用于帷幕顶的大小为65kPa的均布荷载。则现状水位时pc＝170kPa。由于规范推荐估算方法本身没有计算深度限制，根据工程实践经验，本次计算回弹变形下边界取至中风化泥质粉砂岩层顶面，即计算深度为23.9m。以坑底中点为原点，按规范推荐估算方法坑底中点以下各土层回弹量及隧道隆起位移计算结果如表2所示。

在不考虑基坑外侧土体、支护结构等对坑底土体卸荷回弹影响的情况下，取ψc＝1．0，则通过规范推荐的估算方法得到的在现状水位时坑底中点总回弹量为31.61mm，地铁隧道随周围及下部土体回弹产生的隆起位移为27.24mm。

表2 土层回弹量及隧道隆起位移计算表Table 2 Soil layer's rebound and tunnei's upwarping deformation calculation results

2.2 自重应力抵消法计算

李德宁等（2012）在某地铁基坑分层回弹观测资料的基础上，推算了卸荷应力沿深度方向的分布模式，得出坑底回弹应力的计算公式为：

并由此提出命名为自重应力抵消法的基坑回弹变形计算方法，如下：

式中，符号意义见李德宁等（2012）的论文。

以坑底中点为原点，按自重应力抵消法坑底中点以下各土层回弹量及隧道隆起位移计算结果（表3）。

表3 土层回弹量及隧道隆起位移计算表Table 3 Soil layer's rebound and tunnel's upwarping deformation calculation results

本项目基坑形状为长条形，坑底土体受基坑外侧土体与支护结构侧向挤压作用明显，取zi，则通过自重应力抵消法得到的坑底中点总回弹量在现状水位时为11.24mm，地铁隧道随周围及下部土体回弹产生的隆起位移分别为4.98mm。

3 三维数值模拟

本文主要研究基坑开挖对下卧地铁盾构隧道的影响，即分析计算盾构隧道由于基坑坑底土体回弹引起的上抬（回弹）位移，因此，依据连续介质假设，运用小变形分析理论进行有限元三维数值模拟是适宜的。

Midas GTS是将通用的有限元分析内核与岩土结构的专业性要求有机地结合而开发的岩土与隧道结构有限元分析软件。将其应用于本项目的模拟分析，可对模拟结果的可靠性和计算精度提供有力的保证。

3.1 分析工况

为了分析基坑开挖降水引起的土体卸荷、地下水渗流，以及施工的抗浮锚索对坑底土体回弹及隧道隆起位移的影响，利用MIDASGTS有限元软件建立三维数值分析模型，设计以下3种模拟工况，即：不考虑地下水渗流影响并不采用抗浮锚索工况，考虑应力渗流耦合但不采用抗浮锚索工况，考虑应力渗流耦合并采用抗浮锚索工况。工况定义（表4）。

表4 工况定义Table 4 Case definition

3.2 分析假设和计算简化

（1）假设隧道位移与土体位移始终相容，分析中不考虑隧道与土体出现脱离。在小变形的情况下工程实践及现场实测结果表明（Attwell et al.，1986；况龙川等，2000）地铁隧道位移和土层位移基本一致，满足位移相容假设。（2）假设由于隧道施工卸荷产生的回弹和沉降已基本完成。（3）不考虑基坑围护结构对坑底回弹和隧道隆起位移的影响。（4）为减少计算机运算量，将隧道方向与基坑横向近似为正交。（5）为简化模型、减少计算机时及提高计算精度，将基坑竖向围护桩与三重管高压摆喷形成的综合止水帷幕简化为厚度为1.0m的帷幕体。

3.3 三维有限元模型建立

本项目基坑实际平面尺寸为92.0m×33.0m，开挖深度为10.3m。考虑基坑平面影响范围约为5倍基坑开挖深度，坑底以下影响深度约为2.5倍开挖深度，则有限元模型尺寸为192m×133m×40m。盾构隧道与基坑横向正交，隧道左线轴线距基坑侧壁6m，右线轴线距侧壁8m，轴线埋深均为19.5m。隧道外径6.0m，衬砌管片厚300mm。地下水位埋深4.5m。计算模型上边界为自由边界，其余边界约束其法向位移。

模型中岩土体与止水帷幕主要采用8节点实体单元和四面体单元，隧道衬砌采用薄板单元，抗浮锚索采用植入式桁架单元。因模型规模较大，为了减少计算机时，单元划分按保证精度要求的前提下尽量减少单元数量的原则进行。衬砌结构、基坑范围内坑底以下帷幕体及岩土体网格相对较密，距基坑较远范围岩土体的网格相对较稀。网格划分完成后，抗浮锚索对应的一维线性单元有406个，隧道衬砌对应的二维薄板单元有130个，岩土体与止水帷幕对应的三维实体单元有12012个。有限元计算模型（图3）。

图3 有限元计算模型Fig.3 FEM calculationmodela.整体有限元模型；b.止水帷幕、盾构隧道和抗浮锚索

3.4 本构模型及计算参数选择

在岩土工程数值模拟过程中，常选用莫尔－库仑模型、修正剑桥模型、邓肯－张模型（Duncan and Chang），非线性弹性模型等作为岩土体的本构模型。鉴于本文主要研究基坑坑底土体回弹对下卧地铁隧道的影响，即分析计算盾构隧道由于基坑坑底回弹引起的隆起位移，不涉及地基失稳，所以将莫尔－库仑模型应用于本文研究的岩土体是适宜的，且具有较高的准确性。

本文岩土体采用莫尔－库仑模型，高压旋喷、摆喷在岩土体中形成的帷幕体也采用莫尔－库仑模型，隧道衬砌和抗浮锚索采用弹性模型。

计算依据岩土体分层详细情况以及相关物理力学参数（表1）。其中粗粒土的回弹模量根据朱俊高等（2011）已完成的粗粒土回弹特性试验研究所得结论进行取值。隧道衬砌和抗浮锚索相关参数取值（表5）。

表5 结构物理力学参数Table 5 Physico-mechanical parameters of structure

4 三维数值模拟结果及分析

4.1 工况1模拟结果及分析

图4、图5分别为工况1基坑开挖后中部横、纵断面竖向变形场，沿隧道方向的隧道隆起位移与坑底回弹位移曲线图。从图4中可以看出卸荷影响范围下边界约为粉质黏土⑦的层底面，即影响深度约为17m。从图4、图5中可以看出坑底最大回弹量为43.0mm，隧道左线顶部最大隆起位移为23.9mm，底部最大隆起位移为19.1mm，右线顶部最大隆起位移为26.3mm，底部最大隆起位移为20.5mm。隧道左线距坑壁较近，受坑外土体压力影响，其隆起位移小于右线。左、右线顶部和底部隆起位移不一致，说明隧道在附加应力影响下发生了不同程度的变曲。

4.2 工况2模拟结果及分析

图4 基坑开挖卸荷后横、纵断面竖向变形场（单位／m）Fig.4 The vertical deformation field of the transverse and vertical section after the excavation unloading（unit／m）a.横断面竖向变形场；b.纵断面竖向变形场

图5 隧道隆起位移与坑底回弹位移Fig.5 Tunnel's upwarping and soil layer's rebound deformation

图6 、图7、图8分别为工况2基坑开挖后中部横断面X、Y、Z方向的渗流场云图，中部横、纵断面竖向变形场，沿隧道方向的隧道隆起位移及坑底回弹位移曲线图。从图7中可以看出卸荷影响深度约为17m。从图7、图8中可以看出坑底最大回弹量为44.0mm，隧道左线顶部最大隆起位移为24.1mm，底部最大隆起位移为19.4mm，右线顶部最大隆起位移为26.6mm，底部最大隆起位移为20.8mm。

图6 基坑开挖降水后横断面渗流场云图（单位／m·d－1）Fig.6 The seepage field of the transverse sectionafter the excavation dewatering（unit／m·d－1）

图7 基坑开挖卸荷后中部横、纵断面竖向变形场（单位／m）Fig.7 The vertical deformation field of the transverse and vertical section after the excavation unloading（unit／m）a.横断面竖向变形场；b.纵断面竖向变形场

图8 隧道隆起位移与坑底回弹位移Fig.8 Tunnel's upwarping and soil layer's rebound deformation

图9 基坑开挖降水后横断面渗流场云图（单位／m·d－1）Fig.9 The seepage field of the transverse section after the excavation dewatering（unit／m·d－1）

4.3 工况4模拟结果及分析

图9、图10、图11分别为工况4基坑开挖后中部横断面X、Y、Z方向的渗流场云图，中部横、纵断面竖向变形场，沿隧道方向的隧道隆起位移及坑底回弹位移曲线图。从图10、图11中可以看出坑底最大回弹量为29.3mm。隧道左线顶部最大隆起位移为21.7mm，底部最大隆起位移为17.3mm；右线顶部最大隆起位移为为23.3mm，底部最大隆起位移为18.2mm。由于抗浮锚索施加的预应力对坑底土体竖向位移起到了约束作用，坑底回弹量有较明显的减小；隧道顶部与坑底净距约为6m，抗浮锚索施加的预应力沿竖向扩散后对隧道的影响较小，隧道隆起位移均减小约2mm。

图10 基坑开挖卸荷后中部横、纵断面竖向变形场（单位／m）Fig.10 The vertical deformation field of the transverse and vertical section after the excavation unloading（unit／m）a.横断面竖向变形场；b.纵断面竖向变形场

图11 隧道隆起位移及坑底回弹位移Fig.11 Tunnel's upwarping and soil layer's rebound deformation

图12 工况1、工况2纵断面孔隙水压力场（单位／kPa）Fig.12 The pore water pressure field of the vertical section in case 1 and case 2（unit／kPa）a.工况1纵断面孔隙水压力场；b.工况2纵断面孔隙水压力场

4.4 不同工况模拟结果对比分析

图12为工况1、工况2基坑开挖后纵断面孔隙水压力云图，从图中可以看出两种工况下孔隙水压力场非常相近，采用封闭式止水帷幕，且帷幕渗透率较低（0.04m·d－1）时，基坑开挖引起的渗流并未明显改变土体中的孔隙水压力场。这对基坑开挖后坑底卸荷回弹的影响具体反映在表6中，两种工况下坑底回弹和隧道隆起位移基本一致。

从表6中可以看出，由于抗浮锚索施加的预应力对坑底土体竖向位移起到了约束作用，设置抗浮锚索后坑底回弹量有较明显的减小，隧道隆起位移略有降低。

4.5 数值模拟结果与估算结果对比分析

从数值模拟所得位移云图中可以看出卸荷影响深度约为17m，据此修正规范推荐估算方法的计算分析，得到坑底中点的回弹量为27.5mm，隧道隆起位移为23.1mm。

从表7中可以看出，规范推荐估算方法在用压力水头和抗浮锚索预应力合理修正其卸荷应力，并确定合理的卸荷影响深度后，计算结果与数值模拟结果相近。自重应力抵消法计算结果与规范法和数值模拟结果相比偏差较大。在此种岩土条件与工程条件下，自重应力抵消法的合理性与适宜性还有待实测数据进一步检验。

表6 不同工况模拟分析结果Table 6 Numerical analysis results of each case

表7 数值模拟结果与估算结果Table 7 Numerical analysis results and calculation results

5 结论与建议

通过分析数值模拟结果，及对比分析各工况模拟结果，以及估算方法计算结果与数值模拟结果，得出以下几点结论：

（1）基坑开挖卸荷影响深度约为1.6倍基坑开挖深度。

（2）基坑工程采用封闭式止水帷幕，且帷幕渗透率较低时，基坑开挖引起的渗流并未明显改变土体中的孔隙水压力场。此时，考虑应力渗流耦合与不考虑渗流影响的坑底回弹和隧道隆起位移基本一致，即此种情况下渗流对坑底回弹的影响很小。

（3）抗浮锚索施加的预应力对坑底土体回弹有明显的约束作用。预应力沿竖向扩散后对隧道隆起位移的影响较小。

（4）规范推荐估算方法在合理修正其卸荷应力，并确定合理的卸荷影响深度后，其计算结果与数值模拟结果相近。自重应力抵消法计算结果与规范法和数值模拟结果相比偏差较大。在此种岩土条件与工程条件下，自重应力抵消法的合理性与适宜性还有待实测数据进一步检验。

为了保证施工过程中，由于基坑开挖坑底回弹对下卧隧道造成的影响，控制在规范允许的范围之内，对本项工程提出以下两点建议：

（1）合理利用时空效应原理（刘国彬等，2001），严格分层开挖。在开挖第3层时可再分区域开挖，先开挖两端，等施工完抗浮锚索及结构措施后，再开挖中间区域。

（2）采用信息化施工，实时监测隧道隆起位移，并指导设计、施工。

Attwell P B，Farmer IW.1986.Soilmovement induced by tunneling and their effects or pipelines and structures［M］.Blackie：Chapman and Hall.

Huang HW，Huang X，Schweiger F H.2012.Numerical analysis of the influence of deep excavation on underneath existing road tunne［J］. Chinese Civil Engineering Journal，45（3）：182～189.

Kuang L C，Li ZM，Yin Z Z.2000.Analysis of field measurement data on responses of metro tunnel due to substructure construction［J］. Journal of Tsinghua University（Science and Technology），40（S1）：79～82.

Li D N，Lou X M，Yang M.2012.Research and application of calculation methods for rebound deformation of foundation pits［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，31（9）：1921～1927.

Liu G B，Huang Y X，Hou X Y.2001.The prediction and control of rebound deformation of the existed tunnels right under excavation［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，20（2）：202～207.

Lou X M，Li D N，Liu JH.2012.Rebound stress and deformation below the bottom of deep excavations［J］.Chinese Civil Engineering Journal，45（4）：134～138.

The National Standards Complication Group of People's Republic of China.2011.Code for design of building foundation（GB 50007－2011）［S］.Beijing：China Architecture＆Building Press.

Xu L，Huang H W.2008.Effect of foundation pit excavation on underlying metro tunnels［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engineering，30（S）：164～166.

Yu J，Xu Q H，Xing W W，et al.2007.Numerical analysis of up warping deformation of existing tunnels under a new tunnel's excavation［J］. Rock and Soil Mechanics，28（S）：653～657.

Zhang Y C，Yang G H，Yao J，et al.2010.Numerical simulation and analysis of effect of excavation of foundation pits on metro tunnels［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engineering，32（S1）：109～115.

Zhang Z G，Zhang M X，Wang W D.2011.Two-stage method for analyzing effects on adjacent metro tunnels due to foundation pit excavation［J］.Rock and Soil Mechanics，32（7）：2085～2092.

Zhu JG，Wang Y L，Jia H，et al.2011.Experimental study on resilience behaviour of coarse grained soils［J］.Chinese Journal ofGeotechnical Engineering，33（6）：950～954.

黄宏伟，黄栩，Schweiger F H.2012.基坑开挖对下卧运营盾构隧道影响的数值模拟研究［J］.土木工程学报，45（3）：182～189.

况龙川，李智敏，殷宗泽.2000.地下工程施工影响地铁隧道的实测分析［J］.清华大学学报（自然科学版），40（S1）：79～82.

李德宁，楼晓明，杨敏.2012.基坑回弹变形计算方法研究及应用［J］.岩石力学与工程学报，31（9）：1921～1927.

刘国彬，黄院雄，侯学渊.2001.基坑工程下已运行地铁区间隧道上抬变形的控制研究与实践［J］.岩石力学与工程学报，20（2）：202～207.

楼晓明，李德宁，刘建航.2012.深基坑坑底地基的回弹应力与回弹变形［J］.土木工程学报，45（4）：134～138.

中华人民共和国国家标准编写组.2011.建筑地基基础设计规范（GB 50007—2011）［S］.北京：中国建筑工业出版社.

徐凌，黄宏伟.2008.基坑开挖对下卧地铁隧道的影响研究［J］.岩土工程学报，30（增）：164～166.

俞缙，许琼鹤，邢崴崴，等.2007.基坑工程下地铁隧道隆起位移数值模拟分析［J］.岩土力学，28（增）：653～657.

张玉成，杨光华，姚捷，等.2010.基坑开挖卸荷对下方既有地铁隧道影响的数值仿真分析［J］.岩土工程学报，32（增1）：109～115.

张治国，张孟喜，王卫东.2011.基坑开挖对临近地铁隧道影响的两阶段分析方法［J］.岩土力学，32（7）：2085～2092.

朱俊高，王元龙，贾华，等.2011.粗粒土回弹特性试验研究［J］.岩土工程学报，33（6）：950～954.

ANALYSISOF THE EFFECT OF DEEP FOUNDATION PIT EXCAVATION ON UNDERLYING METRO TUNNELS

XUE Yanqi①②ZHANG Keneng①②HU Xiaojun③④
（①Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environmental Monitoring，Ministry of Education，Changsha 410083）
（②School of Geosciences and Info-Physics，Central South University，Changsha 410083）
（③Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Education Ministry，Tongji University，Shanghai 200092）
（④Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai 200092）

The foundation pit project of Tianhan Grand Theatre's underground commercial construction is located above Line 1 of Changsha Metro and theminimum distance between the pit's bottom and the tunnel's roof is about 6.2m.The pit's bottom is situated in the round gravel layer in which the groundwater is rather abundant. Considering the impacts of dewatering on the surrounding environment，the enclosed water-resisting curtain combined with anti-floating anchor wires was applied to this project.The influence factors of the bottom soilresilience include soil unloading induced by the excavation and dewatering，the groundwater seepage and the application of anti-floating anchor cable.Thus，how to calculate and analyze the impacton underlyingmetro tunnels becomes the emphasis and difficulty in this project.Two commonmethods for estimating the spring back deformation were used to calculate the bottom's resilience value and tunnel uplift displacement.Then，the finite element software MIDASGTSwas employed to established a three-dimensional numericalmodel to simulate three types of engineering conditions.Case 1 took no account of the effect of groundwater seepage and didn't adopt anti-floating anchor wires. Case 2 considered the coupling of seepage and stress but didn't adopt anti-floating anchor wires.Case 3 considered not only the coupling of seepage and stress but the effect of anti-floating anchorwires.The comparative result shows that when the curtain has a lower permeability，the simulation result tends to be uniform regardless the influence of the coupling of seepage and stress.Besides，the calculating result of actual criterion is close to the simulation result，after amending the value and reasonable influence depth of unloading stress.The results can provide a beneficial reference for the design and construction of the similar projects to some extent.

Foundation engineering，Metro tunnel，Enclosed water-resisting curtain，Uplift displacement，Numerical simulation，The coupling of seepage and stress

TU43

：A

10.13544／j.cnki.jeg.2016.06.024

2015－12－28；

2016－02－01.

薛彦琪（1991-），男，硕士生，主要从事岩土工程方面的设计和研究.Email：1259126967＠qq.com