张玉华

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300142）

城市地铁穿越建筑物的情况很多，为了防止灾害事件的发生，目前普遍采用盾构法来进行隧道施工，尽管如此，盾构施工对建筑物也会带来一定影响[1]。本文根据某地铁盾构下穿及侧穿既有高层建筑物的实际工程情况，运用有限元模拟软件建立三维数值模型[2]，分析盾构下穿和侧穿两种工况对地表沉降的影响。通过该计算分析，给出影响地表沉降的关键步序和部位。

1 工程概况

某地铁盾构下穿及侧穿3栋既有高层建筑物，其中2栋11层、1栋15层。其中一栋11层建筑位于拟建盾构隧道正上方，主体为钢筋混凝土框架结构，基础为钻孔灌注桩，桩径0.65 m，长约27 m。地铁盾构设计外径6.2 m，管片厚度350 mm，隧道左右线设计间距12 m。见图1和图2。

图1 隧道与建筑物平面位置

图2 隧道与建筑物相互位置关系剖面

2 数值计算

2.1 计算模型

采用有限元软件MIDAS GTS建立模型，以地铁隧道的轴线方向为X轴，其垂直方向为Y轴，竖直方向为Z轴。为消除模型边界效应，基坑以外四面再取4倍的开挖深度[3]，X轴方向取320 m，Y轴方向取248 m，Z轴方向取65 m，计算采用8节点六面体单元[4]，共划分单元44 226个。见图3和图4。

图3 几何模型

图4 整体模型

采用修正摩尔-库伦本构模型[5]。地表为自由边界，土体四周为法向约束，底面约束其竖向位移[6]。结合工程地质勘查资料，土体及结构力学参数见表1和表2。

表1 结构体设计参数

表2 土体及结构力学参数

2.2 分析步设置

为准确模拟盾构对既有建筑物的影响，采用动态模拟施工过程的计算方法[7]，共设置45个计算步骤，模拟盾构推进的全过程。……