張治國(guó)，奚曉廣，吳 玲

(1.上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093；2.巖土鉆掘與防護(hù)教育部工程研究中心， 湖北 武漢 430074；3.桂林理工大學(xué)廣西巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004；4.中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430074)

0 引言

基坑施工會(huì)引起周圍土體應(yīng)力場(chǎng)的改變，對(duì)鄰近地下結(jié)構(gòu)造成影響，特別是在上海等軟弱土層地區(qū)。針對(duì)基坑開(kāi)挖導(dǎo)致鄰近地下隧道變形的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者采用簡(jiǎn)化理論方法、數(shù)值分析方法以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了研究。在簡(jiǎn)化理論方法研究方面，黃栩等[1]對(duì)基坑內(nèi)土體卸荷所造成的下臥隧道變形進(jìn)行分析，得出Kerr模型相對(duì)于Winkler模型與Pasternak模型更具有優(yōu)勢(shì)。Huang等[2]結(jié)合具體工程建立有限元模型，得到了基于彈性理論基礎(chǔ)的隧道回彈預(yù)測(cè)的半經(jīng)驗(yàn)公式。謝雄耀等[3]分析上海某分區(qū)分塊開(kāi)挖基坑對(duì)下方電力隧道變形的影響，結(jié)果表明MJS工法對(duì)控制土體變形具有良好效果。周澤林等[4]對(duì)層狀地基中基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近隧道的影響進(jìn)行了研究，并將理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)和工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

在數(shù)值分析方法方面，初振環(huán)等[5]采用平面應(yīng)變滲流耦合有限元法，對(duì)緊鄰地鐵盾構(gòu)隧道超深基坑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了計(jì)算分析。黃兆緯等[6]研究得出地鐵上蓋基坑施工會(huì)導(dǎo)致鄰近地鐵隧道變形的結(jié)論。左殿軍等[7]采用ABAQUS軟件模擬了基坑施工對(duì)既有隧道的變形影響。胡海英等[8]采用數(shù)值模擬方法并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)綜合分析了基坑施工對(duì)鄰近既有隧道變形的影響，結(jié)果表明基坑開(kāi)挖會(huì)對(duì)隧道產(chǎn)生卸荷或加荷的影響。劉濤等[9]對(duì)攪拌樁施工引起地鐵隧道豎向變形進(jìn)行了分析。Sharma等[10]研究得出襯砌剛度能夠顯著影響隧道的位移與變形。張俊峰等[11]結(jié)合實(shí)際施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)編制的單純形反分析程序，采用有限元方法，預(yù)測(cè)了基坑開(kāi)挖最終引起的隧道隆起量。

在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究方面，Shi等[12]對(duì)上海地區(qū)某三角形基坑施工導(dǎo)致既有地鐵隧道變形的問(wèn)題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)隧道明挖法開(kāi)挖與盾構(gòu)法開(kāi)挖交界處產(chǎn)生最大角變形。鄭剛等[13]等通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出分塊開(kāi)挖、分段壓載對(duì)于減小基坑開(kāi)挖所導(dǎo)致的既有隧道變形有良好效果。Chang等[14]對(duì)基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的鄰近地鐵隧道管片脫落事故進(jìn)行了分析。魏綱等[15]對(duì)杭州市某基坑施工導(dǎo)致的既有地鐵隧道變形問(wèn)題進(jìn)行了研究，得出樁基施工階段隧道變形主要表現(xiàn)為豎向下沉，基坑開(kāi)挖階段隧道變形主要表現(xiàn)為上浮與水平向收斂。張立明等[16]基于工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)基坑分區(qū)開(kāi)挖對(duì)于鄰近地鐵結(jié)構(gòu)位移的控制效果進(jìn)行了分析。

綜上，目前基坑開(kāi)挖誘發(fā)周邊鄰近隧道變形的研究成果主要集中在對(duì)城鎮(zhèn)地區(qū)地鐵隧道位移影響規(guī)律的分析上，而關(guān)于基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近大直徑越江隧道影響的研究較少。本文以鄰近上海市西藏南路越江隧道(直徑為11.36 m，約為普通地鐵隧道直徑的2倍)的綠谷一期基坑工程為依托，建立有限元數(shù)值模型，分析基坑分區(qū)與不分區(qū)開(kāi)挖對(duì)地下連續(xù)墻位移和既有越江隧道收斂變形的影響。然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將地下連續(xù)墻變形與隧道收斂變形結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考慮，研究基坑分區(qū)開(kāi)挖下既有隧道和地下連續(xù)墻的變形規(guī)律。

1 工程概況及監(jiān)測(cè)方案

綠谷一期工程位于上海市浦東高科西路、博成路、白蓮涇路以及規(guī)劃道路合圍地塊。基坑形狀為不規(guī)則矩形，南北寬約150 m，東西長(zhǎng)約220 m，基坑總面積約為32 000 m2，平均開(kāi)挖深度約為15 m。基礎(chǔ)底板厚度為1 000 mm。西藏南路越江雙線盾構(gòu)隧道位于基坑西側(cè)。單孔隧道直徑達(dá)11.36 m，管片厚0.5 m，隧道中心埋深14.6～21.5 m，隧道與地下連續(xù)墻最近距離為9.7 m。

本基坑工程環(huán)境保護(hù)對(duì)象中最為困難的是高科西路下的西藏南路大直徑盾構(gòu)區(qū)間隧道。因此，考慮在西藏南路隧道一側(cè)分隔出寬度約為14 m的長(zhǎng)條形基坑(Ⅱ區(qū)基坑)進(jìn)行分區(qū)開(kāi)挖?；优c越江隧道相對(duì)位置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 基坑與越江隧道相對(duì)位置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.1 Relationship between foundation pit and river-crossing tunnel and layout of monitoring points

地下連續(xù)墻測(cè)斜點(diǎn)共6處：Ⅱ-2區(qū)靠近越江隧道側(cè)測(cè)點(diǎn)CX20、CX7；Ⅱ-1區(qū)靠近越江隧道側(cè)測(cè)點(diǎn)CX12；Ⅰ區(qū)與Ⅱ-2區(qū)交界處測(cè)點(diǎn)CX23；Ⅰ區(qū)與Ⅲ區(qū)交界處測(cè)點(diǎn)CX53；Ⅲ區(qū)遠(yuǎn)離越江隧道側(cè)測(cè)點(diǎn)CX38。越江隧道收斂監(jiān)測(cè)截面共3處：靠近地下連續(xù)墻測(cè)點(diǎn)CX12的隧道截面收斂測(cè)點(diǎn)XX14與DX17；靠近地下連續(xù)墻測(cè)點(diǎn)CX7的隧道截面收斂測(cè)點(diǎn)DX14。

基坑采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其中東、北、西三側(cè)墻厚度均為1 m，南側(cè)和中部隔墻厚度為0.8 m，深度為24.2～44.2 m。基坑采用分區(qū)開(kāi)挖，Ⅰ區(qū)與Ⅲ區(qū)設(shè)置3道鋼筋混凝土支撐，Ⅱ區(qū)設(shè)置4道支撐，除首道采用鋼筋混凝土支撐，其余各道均采用鋼支撐?；油练介_(kāi)挖以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工步驟如表1所示。施工場(chǎng)地A-A截面情況如圖2所示。

場(chǎng)地主要為正常沉積區(qū)，①層為填土，②—⑤層為全新世Q4沉積層，⑥層為上更新世Q3沉積層，在24 m埋深以下分布有⑥層暗綠色硬土，土層分布情況如表2所示。

表1 基坑開(kāi)挖及支護(hù)施工工序Table 1 Excavation and supporting construction processes of foundation pit

圖2A-A剖面圖(單位: m)
Fig.2 Profile ofA-Asection (unit: m)

表2 土層物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Physico-mechanical parameters of soils

2 有限元計(jì)算

2.1 有限元模型建立

選取基坑A-A剖面建立二維有限元模型，如圖3所示。模型共28 080個(gè)單元，水平向長(zhǎng)度為250 m，豎直向高度為63 m。左邊界至隧道的距離為145 m，大約為隧道直徑的10倍，底邊界至基坑底板的距離為48 m，大約為基坑深度的3倍，基本可以消除邊界效應(yīng)影響。模型側(cè)邊為上下滑動(dòng)約束，底邊為固定約束。

圖3 有限元模型Fig.3 Finite element model

本文選取基坑A-A截面進(jìn)行平面有限元計(jì)算分析。針對(duì)分區(qū)開(kāi)挖與不分區(qū)開(kāi)挖2種工況進(jìn)行了有限元計(jì)算。分區(qū)開(kāi)挖工況按照實(shí)際工程施工步驟：1)生成所有土體并產(chǎn)生初始地應(yīng)力；2)生成隧道襯砌同時(shí)開(kāi)挖隧道內(nèi)土體并清零位移；3)生成內(nèi)側(cè)、外側(cè)地下連續(xù)墻并清零位移；4)逐層開(kāi)挖Ⅰ區(qū)內(nèi)土體并設(shè)置圍護(hù)結(jié)構(gòu)；5)逐層開(kāi)挖Ⅱ-1區(qū)內(nèi)土體并設(shè)置圍護(hù)結(jié)構(gòu)。不分區(qū)開(kāi)挖工況施工步驟為：1)生成所有土體并產(chǎn)生初始地應(yīng)力；2)生成隧道襯砌同時(shí)開(kāi)挖隧道內(nèi)土體并清零位移；3)生成內(nèi)側(cè)、外側(cè)地下連續(xù)墻并清零位移；4)生成外側(cè)地下連續(xù)墻并清零位移；5)將Ⅰ區(qū)與Ⅱ-1區(qū)合并為同一區(qū)域，逐層開(kāi)挖并設(shè)置圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

地下連續(xù)墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土支撐及基坑底板強(qiáng)度等級(jí)為C35，鋼支撐強(qiáng)度等級(jí)為Q235B，隧道管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55，立柱樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)取值如表3所示。

表3 結(jié)構(gòu)尺寸及材料信息Table 3 Structure size and material information

2.2 有限元計(jì)算結(jié)果分析

為研究基坑分區(qū)開(kāi)挖對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境的保護(hù)效果，分別提取分區(qū)開(kāi)挖與不分區(qū)開(kāi)挖工況下地下連續(xù)墻水平位移和隧道變形進(jìn)行對(duì)比分析。此外，還將地下連續(xù)墻與隧道變形的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。

2.2.1 地下連續(xù)墻位移

外側(cè)地下連續(xù)墻水平位移曲線如圖4所示。其中：圖4(a)為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)開(kāi)挖結(jié)束后地下連續(xù)墻實(shí)測(cè)值與有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖；圖4(b)為基坑開(kāi)挖結(jié)束后分區(qū)開(kāi)挖、不分區(qū)開(kāi)挖工況下的基坑外側(cè)地下連續(xù)墻水平位移有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖；實(shí)測(cè)值位置選取為基坑A-A截面處地下連續(xù)墻測(cè)點(diǎn)CX12。

(a) 有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值對(duì)比

(b) 不同開(kāi)挖方式對(duì)比

由圖4(a)可知：有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值位移曲線變形趨勢(shì)一致，墻頂位移較小，隨著深度的增加位移逐漸增加，最大位移出現(xiàn)在地表下20 m深度處，位于基坑底板下方。由圖4(b)可知：分區(qū)開(kāi)挖工況下的地下連續(xù)墻最大位移明顯小于不分區(qū)開(kāi)挖工況，說(shuō)明分區(qū)開(kāi)挖可有效減小基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

本工程基坑深度H與西藏南路隧道之間的距離S關(guān)系為H≤S，根據(jù)上海市DG/TJ08-61—2010《基坑工程技術(shù)規(guī)范》，環(huán)境保護(hù)等級(jí)應(yīng)設(shè)置為一級(jí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移須控制在0.18%H以內(nèi)。在分區(qū)開(kāi)挖的情況下，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及有限元計(jì)算結(jié)果的地下連續(xù)墻最大位移值分別為20.6 mm和26.7 mm，符合控制標(biāo)準(zhǔn)。在不分區(qū)情況下，有限元計(jì)算結(jié)果中最大值為33.1 mm，已經(jīng)超出控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 隧道收斂變形

隧道截面收斂變形如圖5所示。圖5(a)為基坑開(kāi)挖結(jié)束后東線與西線隧道收斂變形有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比圖。由圖5(a)可知：有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為一致，雙線隧道均發(fā)生了壓扁變形。

(a) 有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值對(duì)比

(b) 不同開(kāi)挖方式對(duì)比

2.2.3 分區(qū)效應(yīng)評(píng)價(jià)

為分析基坑分區(qū)開(kāi)挖對(duì)鄰近地下結(jié)構(gòu)的保護(hù)效果，分別提取分區(qū)與不分區(qū)工況下地下連續(xù)墻的最大水平位移以及東西線隧道的水平與豎直位移。計(jì)算得到各變量在不分區(qū)開(kāi)挖工況下相對(duì)于分區(qū)開(kāi)挖工況的百分率增量，繪制分區(qū)效應(yīng)評(píng)價(jià)圖，如圖6所示。

圖6 分區(qū)效應(yīng)評(píng)價(jià)圖Fig.6 Effect evaluation of division excavation of foundation pit

由圖6可知：基坑開(kāi)挖方式對(duì)地下連續(xù)墻最大水平位移以及鄰近越江隧道的位移均有一定的影響。其中，對(duì)地下連續(xù)墻最大水平位移和東線隧道豎直位移的影響最大，其增量分別為23.9%和35.4%。說(shuō)明為減小基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近越江隧道的擾動(dòng)，采取分區(qū)開(kāi)挖的施工方式是十分有效的。

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 隧道洞周收斂現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析

為研究基坑施工過(guò)程中不同施工步下越江隧道收斂變形的變化規(guī)律，選取了具有代表性的XX14與DX17測(cè)點(diǎn)，繪制越江隧道截面變形圖，如圖7和圖8所示。

由圖7可知：越江隧道西線截面測(cè)點(diǎn)XX14在Ⅰ區(qū)第2、3道支撐施工時(shí)未發(fā)生明顯變形，直到Ⅰ區(qū)土方開(kāi)挖完成時(shí)，才產(chǎn)生了較為明顯的斜向壓扁變形，底板施工完成后，變形稍有增加。Ⅱ-1區(qū)開(kāi)挖開(kāi)始后，產(chǎn)生了較大變形，并逐漸發(fā)展至水平向的壓扁變形。由圖8可知：東線越江隧道截面測(cè)點(diǎn)DX17在整個(gè)施工過(guò)程中均發(fā)生了較大的變形，且變形量遠(yuǎn)大于測(cè)點(diǎn)XX14的變形量。

對(duì)比圖7和圖8可知：基坑開(kāi)挖對(duì)越江隧道變形的影響存在空間效應(yīng)，西線越江隧道斜向壓扁變形不如東線越江隧道明顯。在Ⅱ-1區(qū)底板施工結(jié)束后，東西線越江隧道均產(chǎn)生了較大的壓扁變形。

(a) Ⅰ區(qū)第2道支撐完成 (b) Ⅰ區(qū)第3道支撐完成

(c) Ⅰ區(qū)土方開(kāi)挖完成 (d) Ⅰ區(qū)底板完成

(e) Ⅱ-1區(qū)第2道支撐完成 (f) Ⅱ-1區(qū)第4道支撐完成

(g) Ⅱ-1區(qū)土方開(kāi)挖完成 (h) Ⅱ-1區(qū)底板完成

圖7不同施工節(jié)點(diǎn)XX14測(cè)點(diǎn)截面收斂變形
Fig.7 Convergence deformation of section XX14 during different construction stages

(a) Ⅰ區(qū)第2道支撐完成 (b) Ⅰ區(qū)第3道支撐完成

(c) Ⅰ區(qū)土方開(kāi)挖完成 (d) Ⅰ區(qū)底板完成

(e) Ⅱ-1區(qū)第2道支撐完成 (f) Ⅱ-1區(qū)第4道支撐完成

(g) Ⅱ-1區(qū)土方開(kāi)挖完成 (h) Ⅱ-1區(qū)底板完成

圖8不同施工節(jié)點(diǎn)DX17測(cè)點(diǎn)截面收斂變形
Fig.8 Convergence deformation of section DX17 during different construction stages

3.2 圍護(hù)墻體水平位移現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析

為研究基坑不同施工階段地下連續(xù)墻變形的變化規(guī)律，選取6個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，測(cè)點(diǎn)包括：Ⅰ區(qū)靠近越江隧道側(cè)CX23、遠(yuǎn)離越江隧道側(cè)CX53，Ⅱ區(qū)靠近越江隧道側(cè)CX20、CX7、CX12，Ⅲ區(qū)遠(yuǎn)離越江隧道側(cè)CX38。為消去基坑開(kāi)挖前土體加固等因素的影響，地下連續(xù)墻位移取相對(duì)位移，即每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)相對(duì)于第1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的位移。

地下連續(xù)墻水平位移曲線如圖9所示。對(duì)比圖9(a)、9(b)可以發(fā)現(xiàn)：在Ⅰ區(qū)土方開(kāi)挖完成時(shí)，靠近越江隧道一側(cè)測(cè)點(diǎn)CX23最大變形為26.7 mm，而遠(yuǎn)離越江隧道一側(cè)測(cè)點(diǎn)CX53最大變形達(dá)到了71.6 mm，為CX23最大變形的2.7倍。在Ⅰ區(qū)底板施工完成時(shí)靠近越江隧道一側(cè)測(cè)點(diǎn)CX23最大變形為33.1 mm，而遠(yuǎn)離越江隧道一側(cè)測(cè)點(diǎn)CX53最大變形達(dá)到了74.5 mm，約為CX23最大變形的2.3倍，這是由于在基坑分區(qū)開(kāi)挖之前各區(qū)地下連續(xù)墻都已經(jīng)施工完成，而隧道一側(cè)Ⅱ區(qū)地下連續(xù)墻對(duì)Ⅰ區(qū)靠近越江隧道側(cè)地下連續(xù)墻外圍土體具有遮攔效應(yīng)，有效減小了Ⅰ區(qū)開(kāi)挖造成的越江隧道一側(cè)土體產(chǎn)生的變形。

(a) CX23

(b) CX53

(c) CX20

(d) CX7

(e) CX38

(f) CX12

圖9地下連續(xù)墻水平位移曲線
Fig.9 Horizontal displacement curves of underground diaphragm wall

由圖9(c)與圖9(d)可知：CX20測(cè)點(diǎn)與CX7測(cè)點(diǎn)在Ⅰ區(qū)第1道支撐完成到Ⅰ區(qū)底板完成這2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)之間的最大變形增量分別為14.95 mm和5.7 mm，從Ⅰ區(qū)底板完成到Ⅱ-1區(qū)底板完成這2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上最大變形增量分別為1.87 mm和0.62 mm，從Ⅱ-1區(qū)底板完成到Ⅱ-2區(qū)底板完成這2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上最大變形增量分別為20.14 mm和12.68 mm。可以發(fā)現(xiàn)，Ⅱ-2區(qū)開(kāi)挖與Ⅰ區(qū)開(kāi)挖所產(chǎn)生的變形增量遠(yuǎn)大于Ⅱ-1區(qū)開(kāi)挖所產(chǎn)生的變形增量。這是因?yàn)棰?1區(qū)開(kāi)挖所產(chǎn)生的土體卸荷主要對(duì)Ⅱ-2區(qū)分區(qū)左側(cè)的地下連續(xù)墻測(cè)點(diǎn)CX20與CX7產(chǎn)生沿墻體縱向的作用力，因此對(duì)其產(chǎn)生的變形作用有限。

將圖9(a)、9(b)、9(e)與圖9(c)、9(d)、9(f)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：Ⅰ、Ⅲ區(qū)開(kāi)挖時(shí)地下連續(xù)墻變形較Ⅱ區(qū)開(kāi)挖時(shí)更大，Ⅱ-2區(qū)土方開(kāi)挖完成時(shí)CX7最大變形僅為18.9 mm，底板澆筑完成時(shí)變形僅為21.2 mm，Ⅱ-1區(qū)底板澆筑完成時(shí)CX12最大變形僅為20.7 mm，而Ⅰ區(qū)土方開(kāi)挖完成時(shí)CX53最大變形為71.6 mm，底板澆筑完成時(shí)最大變形達(dá)到了77.8 mm，Ⅲ區(qū)土方開(kāi)挖完成時(shí)CX38最大變形為59.9 mm，底板澆筑完成時(shí)最大變形達(dá)到了65.1 mm。Ⅰ區(qū)與Ⅲ區(qū)施工過(guò)程中地下連續(xù)墻變形為Ⅱ-2區(qū)和Ⅱ-1區(qū)施工時(shí)的3～4倍，這是因?yàn)棰駞^(qū)與Ⅲ區(qū)開(kāi)挖面積比Ⅱ區(qū)大很多，因此其卸荷產(chǎn)生的墻體兩側(cè)的土體壓力差較大，且Ⅱ區(qū)除了第1道支撐為混凝土支撐外，其余皆為鋼支撐，其架設(shè)速度非?？?，可以確保在土體產(chǎn)生完全流變之前阻止地下連續(xù)墻發(fā)生位移。

3.3 圍護(hù)墻體位移對(duì)隧道收斂的預(yù)測(cè)

為進(jìn)一步研究基坑開(kāi)挖對(duì)越江隧道收斂變形的影響，將地下連續(xù)墻變形和越江隧道收斂變形結(jié)合考慮。將基坑靠近隧道側(cè)地下連續(xù)墻中部的兩處測(cè)點(diǎn)CX12、CX7的最大水平位移分別與其鄰近越江隧道收斂監(jiān)測(cè)截面DX17、DX14在靠近基坑位置處的水平收斂值進(jìn)行對(duì)比分析。將越江隧道水平向收斂設(shè)置為橫坐標(biāo)，地下連續(xù)墻最大水平位移設(shè)置為縱坐標(biāo)，繪制散點(diǎn)圖，如圖10所示。

由圖10可知：隨著施工步的增加，地下連續(xù)墻最大水平位移與越江隧道水平向收斂值同步增加。線性擬合結(jié)果表明，地下連續(xù)墻最大水平位移y與越江隧道水平向收斂x的關(guān)系約為y=3.6x。這一關(guān)系說(shuō)明地下連續(xù)墻產(chǎn)生的變形大小對(duì)于鄰近隧道的收斂變形具有一定的預(yù)測(cè)作用，進(jìn)一步說(shuō)明在基坑靠近越江隧道一側(cè)劃分出小基坑進(jìn)行分區(qū)施工，可減小外側(cè)地下連續(xù)墻的變形，有效保護(hù)周邊既有越江隧道的安全。

圖10地下連續(xù)墻最大水平位移與越江隧道水平收斂變化曲線

Fig.10 Maximum horizontal displacement curves of underground diaphragm wall and horizontal convergence deformation curves of river-crossing tunnel

4 結(jié)論與討論

1)基坑開(kāi)挖存在一定的空間效應(yīng)，距離基坑較近的隧道受到基坑內(nèi)土體卸荷所誘發(fā)的收斂變形影響較大。在有效性評(píng)價(jià)方面，基坑分區(qū)開(kāi)挖施工對(duì)其距離較近隧道的保護(hù)效果更好。

2)本文研究的大直徑越江隧道在基坑施工過(guò)程中發(fā)生了斜向壓扁的不規(guī)則收斂變形，隨著開(kāi)挖范圍的增加逐漸向水平向變形發(fā)展。

3)采用Hardening Soil 土體本構(gòu)模型建模能夠較好地預(yù)測(cè)和分析基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及周邊地下結(jié)構(gòu)的變形。采用分區(qū)開(kāi)挖的方式，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移減小23.9%，鄰近隧道豎向位移減小35.4%。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與相關(guān)規(guī)范要求的對(duì)比結(jié)果表明，在本工程中采用分區(qū)開(kāi)挖施工是十分必要的。

4)若將二維計(jì)算截面中的隧道襯砌視作埋置于土中的梁?jiǎn)卧?，則相同襯砌厚度下大直徑隧道的柔性較小直徑隧道更大，因此在周圍土體荷載作用下易產(chǎn)生更大的收斂變形。本文實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大直徑越江隧道的水平向收斂變形與地下連續(xù)墻水平位移存在一定的相關(guān)性。后續(xù)研究工作可在不同直徑的鄰近隧道基坑開(kāi)挖工程中就這一相關(guān)性進(jìn)行研究分析。