（中交一公局海威工程建設有限公司 北京 101119）

淺埋隧道開挖對地表建筑物的影響

陳 勇

（中交一公局海威工程建設有限公司 北京 101119）

淺埋隧道開挖施工對地表建筑物會造成一定的影響，其影響程度與淺埋隧道開挖斷面尺寸、隧道埋深、施工方式以及隧道與地表建筑物之間空間相對關系息息相關。本文研究過程中以我國某一淺埋隧道工程項目建設為例，分析過程中收集和整理了眾多的可變參數，進行了力學模型建設，從而進一步了解了隧道圍巖的變化規(guī)律，科學評判隧道工程項目建設對地表建筑物的影響。

淺埋隧道；開挖；地表建筑物；影響

引言：淺埋隧道施工過程中對地表建筑物的影響必須要給予高度重視，但是現階段相關研究理論還不夠完善。實際施工階段可以在分析影響區(qū)域的基礎上落實相應的措施，避免淺埋隧道施工對地表上部建筑應用安全造成影響。

1.工程概況分析

本文舉例淺埋隧道建設工程應用了雙洞單線隧道結構形式，單洞隧道開挖的最大跨度是9.5米，高度在十米以上，雙洞之間的間距控制在了5-9范圍內。淺埋隧道施工線路會穿過工廠和民用建筑等眾多建筑群體，需要注重的是其中很多建筑物埋深程度較低，應用的是天然基礎與預應力管樁基礎，淺埋隧道工程項目建設對地表建筑物應用安全性和穩(wěn)定性有著較深程度影響。淺埋隧道施工需要穿越的土層地質條件復雜，當前淺埋隧道工程項目建設時隧道底部到地表范圍的土層主要是以麻巖為主。

2.建筑物結構變位破壞評價指標

地面與地下結構本身都是具備一定的強度，所以它們本身也存在著相應的安全系數，對于地面的不良位移情況是存在一定抵御能力的。在建筑工程項目建設過程中都會確定一個非常關鍵的系數，也就是建筑工程項目的允許變形系數。該系數具體指的是在不影響建筑工程應用功能發(fā)揮，對建筑應用安全不會造成任何負面影響下建筑變形所允許的范圍。一旦建筑工程項目應用階段變形系數超過了這一范圍，那么建筑工程項目應用就存在一定的危險性。該系數是建筑工程項目建設施工方案制定的重要參照依據，同時也是建筑工程項目建設施工質量與應用安全評價的重要指標。在淺埋隧道施工過程中可以結合以往的施工經驗，應用綜合分析的方式深入了解淺埋隧道施工對地表上部建筑應用的影響程度。

建筑物整體沉降：現階段比較普遍存在的看法是建筑整體沉降對建筑物并不會造成破壞，當然也不會對建筑物的健康應用造成明顯干擾。整體沉降帶來的影響為可以提高隧道二次襯砌結構承擔的應力荷載，會影響隧道結構應用的安全性、穩(wěn)定性。為了保證建筑物和隧道工程都可以處于健康應用狀態(tài)中，不僅需要結合以往淺埋隧道工程項目建設施工經驗，還需要依據當前淺埋隧道工程項目建設的實際情況，分析工程項目建設施工中存在的風險因素。對于文本舉例淺埋隧道工程項目，綜合考慮下認為地表建筑物整體位移程度需要控制在20mm范圍內。

建筑物傾斜：地表建筑物對非均勻性沉降的敏感程度很高，很多地表建筑物會因非均勻性沉降導致建筑出現傾斜情況。通過文獻資料查閱了解到地表建筑傾斜的極限值為百分之二，但是考慮到淺埋隧道工程項目建設施工中會遇到很多突發(fā)因素，所以工程項目建設施工階段考慮對控制極限值進行調整，將極限值下調至百分之一。

3.隧道工程項目建設對地表建筑物的影響范圍分析

淺埋隧道工程項目建設施工影響范圍劃分難度性較強，是一項非常復雜的工作。淺埋隧道的斷面尺寸、施工方式以及施工區(qū)域的土質條件都是需要重點考慮的內容，除此之外還需要分析其他結構物的影響。結合以往淺埋隧道工程項目建設案例分析，淺埋隧道工程項目埋深越大，那么淺埋隧道施工對地表建筑物的影響也就越小。本文研究中為了更深層次的評判淺埋隧道施工對環(huán)境可能造成的不良影響，研究了淺埋隧道施工對上部建筑應用安全的影響規(guī)律，并且結合數值模擬的分析方式，了解不同類型的淺埋隧道工程項目建設施工對地表建筑的影響程度。

3.1模型建設和計算參數

科學技術不斷發(fā)展，很多先進的計算機軟件也逐漸產生，這些軟件為分析淺埋隧道施工對上部建筑應用安全的影響程度分析提供了便利。本文研究中就應用了先進的計算機軟件對淺埋隧道施工進行建模處理。應用了Mohr－Coulomb彈塑性本構模型。該模型的特性在于可以反映出剪切面正應力與剪切力二者之間比值，通過比值分析了解巖土結構的穩(wěn)定性。除此之外還可以用實體單元轉變?yōu)榭阵w單元的方式。支護結構體系研究中錨桿與管樁研究存在著較大的差異性，分別應用了cable、beam單元。文章中建設的模型主要是模擬了淺埋隧道開挖施工階段和淺埋隧道初期襯砌支護結構建設階段。結合工程項目建設前的地質勘察報告，當前淺埋隧道工程項目圍巖結構更多是軟弱土層和中度風化巖層，這與《鐵路隧道設計規(guī)范》中的相關圍巖參數具有一致性的特點。

3.2隧道與建筑物立面位置的關系分析

淺埋隧道工程項目建設施工區(qū)域內建筑基礎寬度較大，其基礎寬度大都超過了十米，一些建筑的基礎寬度甚至達到了幾十米，本文研究中基礎寬度值設置為二十米。因為隧道與基礎的平面位置會存在一定的差異性，隧道軸線與基礎中線二者之間的距離也有著多樣化的特性，一共包括了八種分別為：0、5、10、20、30、40、50m。

3.3計算結果分析

以基礎為淺基礎作為研究參照，結合不同淺埋隧道的埋深程度以及與平面位置之間的關系，一共設置了二十九種參考工況。限定與淺埋隧道埋深20m工況中部分計算結果。淺埋隧道工程項目建設施工時應用常規(guī)性的掘進方法，并且在淺埋隧道工程項目建設區(qū)域上方沒有存在建筑物時，施工中淺埋隧道拱頂的最大沉降情況為41.9mm，上部地表出現的最大沉降為30.2mm。這一數據表明在沒有下穿地表建筑物時，淺埋隧道施工沉降在規(guī)定范圍之內，最大沉降值也比較接近允許值界限。淺埋隧道下穿地表建筑師，地層會出現較大變動，計算也無法進行收斂。地表建筑物沉陷情況加強，圍巖結構也處于非穩(wěn)定狀態(tài)下，需要應用相應的輔助措施。

4.隧道施工對既有建筑物影響范圍判定

當建筑物為淺埋天然基礎時，29種工況下受隧道施工影響的建筑物最大傾斜率計算結果見表3。其中“collapse”表示計算結果不收斂，圍巖發(fā)生失穩(wěn)現象。根據前文確定的建筑物最大容許沉降20mm，表3中對于超過界限要求的數據應用了粗線條進行表示，表明了該建筑在淺埋隧道施工的影響范圍內，在淺埋隧道施工階段需要對該建筑物需要落實一定的保護措施，這樣才能避免建筑結構出現損傷，保證建筑工程項目應用的安全性，施工時還需要實時監(jiān)測，一定要將地表影響建筑物的允許變形指標控制在合理范圍內。保溫研究應用了允許值的四分之一，將其作為淺埋隧道施工若影響分析的指標。當最大沉降處在5～20mm時，建筑物位于隧道施工的弱影響區(qū)，施工時須加密對該建筑物的監(jiān)控量測，并可根據實際工程中建筑物重要等級、基礎狀況及監(jiān)控數據確定是否進行加固或者施加輔助措施。按埋深不同，強影響區(qū)分別為0～15m，一般影響區(qū)15～30m。

結語：本文研究了淺埋隧道開挖對地表建筑物的影響范圍，工程項目建設施工中需要結合這一要求對施工方案進行優(yōu)化和改良。明確淺埋隧道施工對地表建筑的影響程度，從而保證地表建筑與淺埋隧道施工的安全性。

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