李亞龍

摘 要：在大興城市化建設的今天，越來越多的隧道建筑出現(xiàn)在交通工程與排泄、管纜項目中。但是，不管是地上還是地下，可利用的土地空間是十分有限的，新建工程的基坑施工與臨近隧道的交叉建設不可避免，前者對后的影響也是必然存在的。嚴重的情況下，基坑施工甚至會引起臨近隧道的變形，以致爆發(fā)安全問題與使用問題。因此，如何在保證臨近隧道原有功效的前提下進行合理的基坑施工是國內(nèi)外相關學者急需面對的一個問題。本文從不同施工角度進行切合實際的理論分析，總結(jié)出基坑施工對臨近隧道的影響，并提出相應的對策，以期為相關工程提供理論依據(jù)。

關鍵詞：基坑施工；臨近隧道；影響；對策；

引言

自二戰(zhàn)以來，世界大部分地區(qū)進入以經(jīng)濟建設為重心的和平年代，中國也不例外。伴著改革開放后的經(jīng)濟發(fā)展浪潮，都市化進城日新月異，人們在僅有的土地資源基礎上開始向高空與地下探索可利用的建筑空間。隧道的出現(xiàn)大大提高了人們對自然資源的利用率，尤其是交通方面。隧道在交通領域的應用案例最早可以追溯到公元前兩千兩百年，一條長達900米的磚砌隧道貫穿了幼發(fā)拉底河的兩岸。如今的大都市地下分布的不僅僅有錯綜復雜的隧道網(wǎng)絡，停車、商場、倉庫等也轉(zhuǎn)戰(zhàn)到了地下空間。在工程建設中“越來越深、越來越大、越來越近”成了基坑施工的特點，這便意味著在如此復雜的地下環(huán)境開展基坑施工面臨著巨大困難，是一個綜合了地域、實踐、風險等特性的細微工程。

近幾年來，基坑施工所面臨的施工難度越來越大。在典型的地質(zhì)松軟地區(qū)，土壤濕度大、易流動、易壓縮，難滲透，基坑施工中稍有不慎便會改變臨近隧道的土體力場，從而導致臨近隧道變形過大，引發(fā)安全隱患，給社會經(jīng)濟帶來巨大損失。因此，基坑施工需要考慮的不僅僅有技術、資金問題，還有對鄰近隧道影響的問題，對此提出相應的解決方法是十分有戰(zhàn)略意義的。

一、基坑施工對臨近隧道的影響表現(xiàn)

隧道發(fā)生形變或者被破壞的表現(xiàn)形式是有很多種的，如隧道漏水、材料裂化等，都可以用隧道開裂、變形這一點概括起來，而引起隧道開裂、變形就是力的作用?；邮┕εR近隧道的影響也離不開力的改變這一理論規(guī)律，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）偏壓力作用，導致隧道開裂、變形

當基坑施工影響隧道上方巖體壓力失衡時，隧道就會承受相應的偏壓載荷，進而引起隧道變形。其特征為：隧道的支撐保護結(jié)構(gòu)一側(cè)承受了壓應力而另一側(cè)沒有承受壓應力。受力不均勻會造成隧道一側(cè)上抬，當隧道上部拱肩處出現(xiàn)橫線裂紋時，隧道會沿著裂縫方向受到剪形破壞。

（2）承載力不足，導致隧道開裂、變形

隧道建成后，隨著時間的推移，材質(zhì)慢慢劣化、塑性區(qū)漸漸變形、濕度逐漸生高都會大大降低隧道的承載力。當基坑施工的進行導致臨近隧道的承載下降后，臨近隧道便開始出現(xiàn)裂紋。這些裂紋發(fā)生在隧道下沉期，先在邊墻呈垂直狀進而隨著時間的推呈環(huán)狀。下沉分界線取區(qū)域的隧道墻體結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)性質(zhì)形狀相似的裂紋。

（3）頂部松弛壓力，導致隧道開裂、變形

基坑施工過程會引起隧道上方部位的巖土松弛，無法承受自身重量進而脫落。此時隧道拱頂部位銀荷載大大增加出現(xiàn)以張性裂隙為主的裂紋。在隧道的被動變形區(qū)域內(nèi)主要是張性開裂紋以及縱向斜裂紋。

（4）周圍壓力膨脹，導致隧道開裂、變形

基坑施工時，隧道周身壓力的膨脹會引起隧道支撐保護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應的剪力，進而在水平方向出現(xiàn)的開裂紋路形態(tài)比較復雜。在此情況下，產(chǎn)生裂紋有兩種情況，一是隧道拱腰縮小，拱頂被動上抬；二隧道是拱頂下沉，拱腰被動外擠。

二、基坑施工對臨近隧道產(chǎn)生影響的機理

基坑施工之所以對鄰近隧道產(chǎn)生影響，除了不可避免的位置關系，施工工藝的不完善正是造成這種影響的主要原因?；邮┕ぐ凑帐┕ろ樞蚩梢苑譃榍捌谥ёo結(jié)構(gòu)施工階段、中期降水施工階段（當基坑地基高于地下水位時不需要）、后期主題開挖階段三部分。接下來，本文就從基坑施工的三個方面解析產(chǎn)生這種影響的原因。

（1）圍護結(jié)構(gòu)的影響機理

“地連墻”、“鉆孔灌注”是基坑施工中圍護結(jié)構(gòu)常用的注樁方法，但這會引起土地結(jié)構(gòu)中側(cè)向應力的釋放，臨近的巖體結(jié)構(gòu)會順著相應力的釋放向上抬動、拱起，進而引發(fā)隧道位移。

（2）降水施工的影響機理

當基坑底部低于地下水位時 ，基坑施工需要進行工程降水。在基坑降水實施后，基坑內(nèi)及臨近巖土結(jié)構(gòu)沒有了水浮力的影響，只剩了自身的重力，這無疑會改變臨近隧道原有力場結(jié)構(gòu)，增加額外負載，進而引起隧道變形。另外，地下水位下降意味著水從土壤中排出，原有的土質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了固化效應，土層中內(nèi)部相互作用力增加，進而導致基坑周圍地基下降，嚴重時甚至會出現(xiàn)隧道整體下沉的惡劣情況。

（3）基坑開挖的影響機理

基坑開挖就是將巖土挖出、移除、卸載的過程，伴隨著土體的移動和反彈現(xiàn)象，首先，工程范圍內(nèi)土體在修復力場改變的過程中會發(fā)生位移；其次，基坑開挖過程會降低土體濕度，損失水分，產(chǎn)生排水固化現(xiàn)象，最后，基坑移除卸載施工會引起土體內(nèi)在相互作用力的力場發(fā)生改變，原本已經(jīng)穩(wěn)定的土體結(jié)構(gòu)在受到干擾滯后會發(fā)生再次蠕動現(xiàn)象，也會引起土體移位。隨著施工進度的深入，開挖范圍越來越大、深度越來越深，這便波及到了臨近隧道，并且影響越來越大。尤其當基坑施工引起土體變形到達臨近隧道結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)時，開挖過程中應力從土體內(nèi)向基坑內(nèi)傳遞而變形傳遞方向則剛好相反。

三、基坑施工對鄰近隧道產(chǎn)生影響的對策

（1）實地考察，建立實時數(shù)據(jù)模型

基坑施工對臨近隧道不管是通過何種因素產(chǎn)生的影響，統(tǒng)統(tǒng)表現(xiàn)在臨近力場的改變上，進而引起隧道變形。前期的數(shù)據(jù)模擬建模工作是極為重要的，需要工作人員進行大量的實地測量與記錄。測量數(shù)據(jù)包括基坑周圍土質(zhì)結(jié)構(gòu)、土質(zhì)濕度（水含量）變化規(guī)律、土質(zhì)元素構(gòu)成比例、土質(zhì)流動系數(shù)以及臨近隧道建造年限、建造材質(zhì)、建造標準等，當然基坑距臨近隧道的距離也是一個極為重要的數(shù)據(jù)。通過以上數(shù)據(jù)的測量與匯總，采用三維建模，對基坑施工進行時間模擬，記錄模擬施工過程會出現(xiàn)的各種問題，補充實際施工的參考數(shù)據(jù)庫。

（2）采用合適的基坑支護方式

在基坑開挖的過程中，采用基坑支護措施是解決臨近隧道開裂、變形行之有效的方法，且支護方案越好，控制效果越好。基坑的支護有四種方案，分別是樁板加支撐支護、樁板支護、連續(xù)墻支護、無支護。經(jīng)大量的數(shù)據(jù)試驗表明這四種支護方案的在控制效果上按著無支護、樁板支護、樁板加支撐支護、連續(xù)墻支護的順序由低到高排列。但是由于連續(xù)墻支護方案對經(jīng)濟狀況、實地環(huán)境的要求過高，并不是每個方案的最優(yōu)選擇。所以排除極為個別的因素影響，樁板加支撐的支護可以算得上是比較優(yōu)秀對的基坑支護方案，適應于大部分基坑施工工程。

（3）控制基坑爆破標準

基于前期數(shù)據(jù)搜集與建模試驗的基礎上，判斷臨近隧道所能承受的震動等級。爆破會產(chǎn)生基坑施工中最劇烈、最集中的地質(zhì)變動，相應的會引起土體內(nèi)應力的一些列改變，但一定要保證爆破產(chǎn)生的應力值變動在臨近隧道可承受范圍內(nèi)。

四、結(jié)語

近年來，如何解決基坑施工對臨近隧道產(chǎn)生的影響成為了困擾中外學者的難題，相關領域?qū)＜以趯嵉乜疾烊缓蠼Ｔ囼灥幕A上取得了優(yōu)異的研究成果，但由于工程造價、施工設計、地質(zhì)環(huán)境的原因，在業(yè)內(nèi)并沒有形成統(tǒng)一參考標準。本文從基坑施工的工藝流程與隧道變形的本質(zhì)入手探討了基坑施工對臨近隧道影響的問題，并總結(jié)出了一套適合基坑施工要求的理論方法，以期為中國的現(xiàn)代化建設和經(jīng)濟發(fā)展盡些綿薄之力。

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