梅明亮

摘? 要：基坑開挖對于城市地鐵建設(shè)的安全性和可靠性是有著至關(guān)重要的影響的，目前我國的城市建設(shè)中有越來越多的隧道工程，那么在當(dāng)?shù)厮M(jìn)行的基坑開挖過程對于地質(zhì)土壤的穩(wěn)定程度就也會(huì)產(chǎn)生影響，甚至可能會(huì)導(dǎo)致周圍的底層出現(xiàn)移位的情況。因此，基坑的開挖對于臨近地鐵的結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及穩(wěn)定性都是有著重要影響的，我們應(yīng)深入的分析其各類影響因素，同時(shí)針對這些安全隱患制定出最具針對性的優(yōu)化對策。文章便從基坑開挖工程、影響地鐵隧道變形的常見因素和優(yōu)化安全隱患的具體對策三方面詳細(xì)的討論了基坑開挖對臨近地鐵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的影響及對策。

關(guān)鍵詞：基坑工程;地鐵結(jié)構(gòu);影響及優(yōu)化對策

中圖分類號：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0053-02

Abstract： Foundation pit excavation has a vital impact on the safety and reliability of urban subway construction. at present， there are more and more tunnel projects in the urban construction of China， so the local foundation pit excavation process will also have an impact on the stability of geological soil， which may even cause the surrounding bottom layer to shift. Therefore， the excavation of the foundation pit has an important impact on the structural quality and stability of the adjacent subway， we should deeply analyze its various influencing factors， and work out the most targeted optimization countermeasures for these safety risks. In this paper， the influence and countermeasures of foundation pit excavation on the adjacent subway structure foundation are discussed in detail from three aspects： the foundation pit excavation engineering， the common factors affecting the subway tunnel deformation and the specific countermeasures to optimize the safety hidden danger.

Keywords： foundation pit engineering; subway structure; influence and optimization countermeasures

1 基坑開挖工程

1.1 基坑變形理論

在基坑開挖的實(shí)際作業(yè)過程中，其周圍地層結(jié)構(gòu)的整體承載能力和穩(wěn)定性都會(huì)受到一定影響，這主要是由于隨著基坑的不斷開挖，開挖地面的整體承載力就會(huì)隨之慢慢下降，而附近地面的整體承載情況則會(huì)隨之加大，這樣附近地面就處在一個(gè)超負(fù)荷的狀態(tài)下，還會(huì)導(dǎo)致地面變形的問題發(fā)生。在兩側(cè)承載力不斷加大的過程中，附近的圍護(hù)墻就會(huì)承受更多的壓力，坑附近的土不斷的向坑的位置處移動(dòng)，圍護(hù)墻所承受的壓力不斷增加的過程中就會(huì)出現(xiàn)變形問題，坑底還可能會(huì)形成一個(gè)凸起，這樣就會(huì)導(dǎo)致防護(hù)墻出現(xiàn)移動(dòng)的現(xiàn)象，改變附近的地層結(jié)構(gòu)。對坑底繼續(xù)開挖的過程中，卸荷不斷增加，這也是導(dǎo)致坑底凸起現(xiàn)象的最常見原因，地面的承載情況已經(jīng)處于超負(fù)荷的狀態(tài)，坑底周圍的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生塑性變形，隨著工程的施工一直到工程停止，凸起現(xiàn)象就不會(huì)再出現(xiàn)了，一般情況下，塑形變形都是能夠恢復(fù)的，只有超出了一定范圍后，其對周圍結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的破壞是不可恢復(fù)的。所以，當(dāng)我們進(jìn)行基坑的開挖作業(yè)時(shí)，施工中一旦遇到了塑性變形的情況，我們?yōu)榱烁玫谋Ｗo(hù)圍護(hù)墻并且避免出現(xiàn)凸起，我們應(yīng)制定出有效的預(yù)防對策。

1.2 基坑工程

作為地鐵隧道工程施工建設(shè)的基礎(chǔ)內(nèi)容，基坑的實(shí)際建設(shè)質(zhì)量對于地鐵隧道自身的穩(wěn)定性和可靠性都是有著決定性的影響的，同時(shí)對周圍結(jié)構(gòu)的建設(shè)效果也會(huì)產(chǎn)生重要影響，如周圍的地鐵和隧道的安全性都會(huì)受到一定影響，所以，在實(shí)際的工作中我們應(yīng)全程監(jiān)測基坑工程的施工過程，最大限度的提升基坑施工的整體質(zhì)量。巖石工程學(xué)作為基坑工程研究的理論基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)和研究過程也結(jié)合了多個(gè)學(xué)科，如結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程環(huán)境學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和高等土力學(xué)等?；庸こ痰脑O(shè)計(jì)過程會(huì)涉及到很大的工程量，也要考慮到眾多因素，對其的監(jiān)測工作也是有很大難度的，我們要考慮到現(xiàn)場土地的整體承載力、穩(wěn)定性和強(qiáng)度等因素，同時(shí)也要考慮到施工材料與土地的相互作用關(guān)系和結(jié)合程度等因素。

由于影響的因素眾多，那么就要采取一定的方法對其各類影響因素進(jìn)行深入研究，現(xiàn)階段常見的主要有三種方法，分別為通過理論進(jìn)行研究、通過以往的經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)以及通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。其中，我國各類科研機(jī)構(gòu)普遍采用的就是通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究的方法，因?yàn)檫@種方法的操作較為簡單并且能夠根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際要求來修改數(shù)據(jù)，操作過程中可以進(jìn)行大量的重復(fù)性模擬實(shí)驗(yàn)，從而科學(xué)的總結(jié)出各類影響因素的變化規(guī)律，并能夠分析出它們實(shí)際影響臨近地鐵結(jié)構(gòu)的方式和效果;通過以往經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)的研究方法是直觀性最好的，通過過往的案例研究和經(jīng)驗(yàn)將各類影響因素總結(jié)起來，并分析它們之間的具體聯(lián)系來總結(jié)出規(guī)律;而通過理論進(jìn)行分析的方法就是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)來模擬和分析各類影響因素，同時(shí)還能夠不斷的優(yōu)化和完善相關(guān)因素，最大限度的降低基坑工程對周圍結(jié)構(gòu)的影響，這一方法相對來說復(fù)雜程度更高，但其在計(jì)算數(shù)據(jù)中的精確程度更高，在基坑工程的施工作業(yè)過程中也將會(huì)發(fā)揮出更重要的作用。

2 影響地鐵隧道變形的常見因素

2.1 基坑與隧道之間的高差

基坑的深度是會(huì)導(dǎo)致周圍的建筑產(chǎn)生沉降差的，沉降差會(huì)隨著深度的不斷加深而越來越大，并會(huì)導(dǎo)致隧道的土層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)很大的變形問題，基坑的深度越大，那么建筑物就會(huì)產(chǎn)生越大的沉降問題，而為了有效的提升土質(zhì)之間的牽引力，我們一般會(huì)采取將一些質(zhì)量符合要求的石碩加入到基礎(chǔ)掩埋的過程中，從而盡可能的降低因?yàn)榛娱_挖的深度不斷增加對周圍隧道變形所產(chǎn)生的影響?；娱_挖的深度要適中，太淺雖然不會(huì)對隧道變形產(chǎn)生太大影響，但是其影響是較為不均勻的，同時(shí)臨近隧道的穩(wěn)定性也會(huì)降低，可能還無法真正的滿足項(xiàng)目的整體使用需求以及建筑結(jié)構(gòu)的安全性要求。因此，在施工單位開挖基坑的過程中，對于基坑的開挖深度我們應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格把控，并應(yīng)在綜合考慮多種因素的基礎(chǔ)上確定其深度，如應(yīng)考慮到基坑的深度要求以及工程的實(shí)際需求等因素。

2.2 基坑與隧道之間的水平距離

基坑與臨近地鐵隧道之間的位移關(guān)系是影響基坑對臨近隧道的變形情況的重要因素，并且在研究大量的工程項(xiàng)目實(shí)例的過程中，我們也看到了基坑與隧道之間的水平距離大小對周圍環(huán)境是否產(chǎn)生變形情況有著直接影響，即水平距離越近，就越容易出現(xiàn)變形的情況。所以，我們應(yīng)認(rèn)識到當(dāng)基坑和周圍建筑物的水平距離太近時(shí)，周圍建筑物就會(huì)慢慢的向著基坑的方向傾斜，而當(dāng)其有了越來越深的開挖深度，就會(huì)產(chǎn)生更大的變形程度，那么在確定基坑的位置時(shí)應(yīng)考慮到這一特點(diǎn)。進(jìn)行基坑開挖的作業(yè)時(shí)，我們應(yīng)對整個(gè)作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)格的把控附近建筑物的位置以及隧道的傾斜角度，從而控制好這兩者之間的水平距離，盡可能的將臨近隧道的變形程度以及基坑的實(shí)際沉降深度控制在合理的范圍內(nèi)。有些隧道的位置距離基坑較近，那么就更應(yīng)該有效的監(jiān)控隧道地表的沉降變形情況。為了更加有效的預(yù)防隧道安全結(jié)構(gòu)受到破壞，不建議將基坑工程建設(shè)在地層變形的主要影響區(qū)域，同時(shí)還要采取有針對性的防護(hù)措施。

2.3 地下水降水對地鐵隧道變形的影響

在地下水降水的過程中，水位不斷上升就會(huì)導(dǎo)致地鐵隧道內(nèi)部的應(yīng)力更加集中，那么地鐵隧道的正常運(yùn)行就可能會(huì)受到影響，如果因地下水降水導(dǎo)致水位上升太多，還可能會(huì)導(dǎo)致車站周圍的土體受到剪切破壞，從而大大的損壞地鐵隧道的實(shí)際結(jié)構(gòu)。

3 優(yōu)化安全隱患的具體對策

3.1 構(gòu)建科學(xué)的計(jì)算模型

在我們研究基坑開挖對臨近地鐵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所產(chǎn)生的影響時(shí)，我們在科學(xué)確定基坑工程具體的設(shè)計(jì)方案時(shí)主要依據(jù)的是現(xiàn)代化的信息計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而盡可能的降低基坑開挖作業(yè)對周圍的建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在構(gòu)建計(jì)算模型時(shí)我們主要選擇的是連續(xù)介質(zhì)有限元法這一計(jì)算方法，這種方法以土力的巖石力學(xué)以及計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，同時(shí)也考慮到了基坑工程周圍的隧道項(xiàng)目的建設(shè)環(huán)境等因素，科學(xué)的分析并計(jì)算出基坑工程與周圍隧道之間的相互影響力，同時(shí)制定出相應(yīng)的解決對策。電子信息計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和更新速度是非?？斓?，那么構(gòu)建計(jì)算模型所需要使用到的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)也會(huì)得到不斷的更新和完善，借助于更為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，我們能夠精確的計(jì)算出各類支護(hù)裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)出開挖過程中周圍建筑物發(fā)生沉降和結(jié)構(gòu)變形的具體規(guī)律，這樣所確定的工程項(xiàng)目建設(shè)方案才是最為科學(xué)合理的。

3.2 構(gòu)建科學(xué)的三維模型

在分析基坑結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)工作時(shí)，我們還要為其建立科學(xué)的三維模型，而其技術(shù)原理就是將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)與三維立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的結(jié)合和模擬，所建立的三維模型能夠更好的保證計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，并且采用模擬相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)采用這一模型其重復(fù)性也更好，我們對各類影響因素可以進(jìn)行更加深層次的研究工作，其能夠滿足臨近地鐵隧道結(jié)構(gòu)影響因素研究工作的相關(guān)要求。建立三維模型時(shí)，我們選擇的是非常常見的土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為模擬的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不斷的模擬基地的沉降情況和整體承載能力，及時(shí)的調(diào)整并改進(jìn)錯(cuò)誤的參數(shù)信息，從而保證模擬數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)階段，隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們所構(gòu)建的三維模型也是較為先進(jìn)的，其能模擬出具有較高精確性的數(shù)據(jù)結(jié)果，應(yīng)用在基坑開挖對臨近地鐵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的變形影響的研究工作中具有易操作、高效以及便捷等優(yōu)勢。

3.3 加強(qiáng)第三方監(jiān)測變形工作

基坑開挖過程施工作業(yè)的過程中，第三方的監(jiān)測工作也是十分重要的，首先，對開挖地面的地質(zhì)情況應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測，監(jiān)測土質(zhì)的性質(zhì)及其變化情況，如土質(zhì)的顏色、濕度和密實(shí)度等，確保土質(zhì)的分布情況與地質(zhì)勘察和設(shè)計(jì)文件中的情況是吻合的。巡視開挖面的土體是否存在滲漏水的現(xiàn)象，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)記錄好滲漏水的顏色、氣味、位置、滲漏水量以及是否伴有砂土顆粒，還要巡視是否存在土體塌落的問題，明確塌落的大小、位置、原因以及發(fā)展趨勢等內(nèi)容，通知施工單位立即采取有效的整改措施;其次，對地下水應(yīng)進(jìn)行有效的控制。監(jiān)測附近地面是否出現(xiàn)沉降的情況;最后，對基坑的周邊也要進(jìn)行定期的巡視，發(fā)現(xiàn)地面積水時(shí)，記錄下積水的位置、水量、深度等參數(shù)，檢查坡頂排水系統(tǒng)是否通暢以及地面硬化的完好程度，對坑邊也要進(jìn)行有效監(jiān)測，避免其出現(xiàn)超載的問題。

4 結(jié)束語

通過以上的論述，我們對基坑開挖工程、影響地鐵隧道變形的常見因素和優(yōu)化安全隱患的具體對策三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。隨著我國城市現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，地鐵隧道工程的施工建設(shè)工作也越來越難了，對基坑進(jìn)行開挖作業(yè)時(shí)會(huì)導(dǎo)致周圍土體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的情況，并且還會(huì)影響到周圍建筑物和隧道的安全性和穩(wěn)定性，因此，在實(shí)際的工作中我們應(yīng)認(rèn)真對待各類影響因素，制定出最優(yōu)的施工方案，最大限度的消除基坑開挖對臨近地鐵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所產(chǎn)生的不利影響。

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