[摘? 要]：近接于建（構(gòu)）筑物的地鐵設(shè)計施工不當極易造成周邊結(jié)構(gòu)的變形，給既有結(jié)構(gòu)的正常使用帶來極大風險。文章依托昆明地鐵7號線王筇路站—大塘子站區(qū)間，應(yīng)用數(shù)值模擬的手段研究近接于建筑物的盾構(gòu)區(qū)間施工對既有結(jié)構(gòu)的影響，并考慮既有結(jié)構(gòu)附加荷載的影響研究盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的受力與變形，指導(dǎo)地鐵區(qū)間設(shè)計施工。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)地鐵7號線的施工對融創(chuàng)春風十里A9地塊影響在可控范圍內(nèi)，地鐵開挖施工不會對該地塊地下室結(jié)構(gòu)及樓體結(jié)構(gòu)造成危害，無需增加阻隔措施。另由于A9地塊樓體結(jié)構(gòu)的附加荷載，對盾構(gòu)區(qū)間影響較小，滿足行車要求。

[關(guān)鍵詞]：地鐵; 盾構(gòu)管片; 隧道建筑限界

U452.2+6A

隨著城市地下空間的發(fā)展，越來越多的地鐵施工近接于各種構(gòu)建筑物，研究新建地鐵區(qū)間對周邊基坑、樁基等構(gòu)建筑物的影響時亟需解決的工程實際問題[1]。

淺埋地鐵施工一般在區(qū)間中心對應(yīng)的地表位置造成的沉降最大，由正上方中線向周邊逐漸減小[2]，習慣稱該沉降曲線為“沉降槽”。Loganathan等[3]以工程實例為依托研究了隧道施工造成地層沉降的規(guī)律以及對周邊建（構(gòu)）筑物的影響。韓煊[4]收集了國內(nèi) 8 個地區(qū) 30 多組隧道施工造成地表沉降的數(shù)據(jù)進行擬合分析，探討了經(jīng)驗公式——“Peck 公式”在我國隧道施工地表沉降變形的適用性。朱才輝等[5]總結(jié)我國20多個城市地鐵施工地表沉降數(shù)據(jù)，研究了隧道埋深與隧道半徑、地質(zhì)條件和施工方法對地表最大沉降量、沉降槽寬度和地層損失率的關(guān)系。張頂立等[6]從地層土、地層土的細觀結(jié)構(gòu)和地層環(huán)境3個方面研究了隧道施工造成地層變形的過程和變形機制，揭示了復(fù)雜地層的變形機制。仇文革[7]在總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上將隧道近接施工分區(qū)按照影響由弱至強的順序，將施工影響區(qū)域劃分為“無影響區(qū)”“弱影響區(qū)”和“強影響區(qū)”

本文依托昆明地鐵7號線王筇路站-大塘子站區(qū)間，該盾構(gòu)區(qū)間近接于融創(chuàng)春風十里A9地塊，最近水平距離7.4 m，通過數(shù)值模擬的手段研究地鐵開挖卸荷對既有地下結(jié)構(gòu)的影響，為設(shè)計施工提供指導(dǎo)。

1 依托工程概況

地鐵7號線功能定位為昆明市城市快速軌道交通重要的填充線，連接高新區(qū)、南市區(qū)和經(jīng)開區(qū)。線路起于五華區(qū)普吉村，止于經(jīng)開區(qū)清水村，線路沿普吉路、京昆高速、科普路、海源路、運糧河、草海、廣福路和呈黃快速路布設(shè)。

線路全長42.2 km，采用全地下線敷設(shè)，設(shè)車站30座，平均站間距1.435 km。全線設(shè)一段兩場，在五華區(qū)水節(jié)箐設(shè)車輛段、在廣衛(wèi)和清水村設(shè)停車場。設(shè)主所3座，分別為福海主所（5、7號線共用），向化主所和倪家營主所（7、9號線共用）。

其中7號線王筇路站—大塘子站區(qū)間近接融創(chuàng)春風十里項目A9地塊，區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，平面關(guān)系如圖1所示。

A9地塊為昆明融創(chuàng)春風十里項目的重要組成部分之一。位于大塘路及京昆高速所夾象限西南方向。A9地塊用地紅線平面不甚規(guī)則，近似平行四邊形。用地紅線進入規(guī)劃7號線控制規(guī)劃線范圍。

2 近接關(guān)系

2.1 平面關(guān)系

昆明融創(chuàng)春風十里項目A9地塊位于地鐵7號線王笻路站—大塘子站區(qū)間中后部分（按里程由小至大），A9地塊對應(yīng)地鐵7號線影響里程范圍約為YAK3+261.525～YAK3+611.825，影響長度范圍約為350.300 m。具體空間關(guān)系如下，平面關(guān)系如圖2所示。

（1）地下室基礎(chǔ)外邊緣與地鐵7號線區(qū)間隧道外邊緣平面凈距范圍為7.4～8.6 m。

（2）高層建筑外邊緣與地鐵7號線區(qū)間隧道外邊緣平面凈距范圍為26.9～66.6 m。

（3）商業(yè)配套外邊緣與地鐵7號線區(qū)間隧道外邊緣平面凈距范圍為81.9～90.3 m。

鐵路與公路王騰： 近接建（構(gòu)）筑物的地鐵區(qū)間施工影響研究

2.2 剖面關(guān)系

地鐵7號線王笻路站—大塘子站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)隧道內(nèi)徑5.5 m，外徑6.2 m，幅寬1.2 m。區(qū)間縱坡按里程由小至大（王笻路站—大塘子站）為單向下坡，最大坡度為12‰，隧道頂部埋深亦按里程由小至大逐漸增大，地下室范圍內(nèi)隧道頂部埋深范圍約為12.4 m～15.5 m。

A9地塊基礎(chǔ)原設(shè)計采用長螺旋灌注樁方案，高層建筑及純地下室范圍樁徑均為0.5 m，高層建筑樁長30 m，純地下室樁長20 m， 高層建筑筏板厚度1.2 m，純地下室筏板厚度0.6 m。

（1）純地下室底板位于地鐵隧道管片外邊緣上方，豎向距離為7.4～9.3 m，基礎(chǔ)樁樁底位于地鐵隧道管片外邊緣底部下方4.5～6.4 m。

（2）高層建筑底板位于地鐵隧道管片外邊緣上方，豎向距離約為9.2 m，基礎(chǔ)樁樁底位于地鐵隧道管片外邊緣底部下方約14.6 m。

通過上述描述將最不利（距離最近）斷面如圖3所示。

3 施工影響數(shù)值分析

3.1 數(shù)值計算模型

本次計算采用大型通用有限元分析軟件，通過建立二維模型（縱向長度1 m，前后面固定的平面應(yīng)變分析），分析7號線施工對融創(chuàng)春風十里A9地塊最北端（地鐵線路埋深最淺，距離樓體結(jié)構(gòu)最近）的影響。

結(jié)合區(qū)間隧道的空間尺寸，為避免尺寸效應(yīng)對計算結(jié)果的不利影響，擬定模型X方向（東西方向）取100 m，Z方向（深度方向）按實際地質(zhì)情況取60 m，Y方向取單位長度1 m。土體采用實體單元模擬，盾構(gòu)管片、地下室結(jié)構(gòu)、樓體、底板以及樁分別采用2D板單元、殼單元模擬，采用四面體網(wǎng)格，能夠得到較好的計算結(jié)果。土體采用基于莫爾庫倫準則的彈塑性本構(gòu)模型，混凝土結(jié)構(gòu)采用彈性本構(gòu)模型，據(jù)實開展相關(guān)計算工作。模型如圖4所示，數(shù)值計算模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及物理力學(xué)參數(shù)如表1所示，圍巖物理力學(xué)參數(shù)如表2所示。

3.2 數(shù)值模擬步驟

由于本計算主要分析盾構(gòu)區(qū)間施工對樓體及樁基的影響，因此設(shè)定施工步驟如下：初始應(yīng)力平衡—既有樓體基坑開挖，樁基、底板施工—地下室結(jié)構(gòu)施工、回填—7號線右線隧道開挖（圍巖釋放率20%）—7號線右線隧道管片（圍巖釋放率80%）—7號線左線隧道開挖（圍巖釋放率20%）—7號線左線隧道管片（圍巖釋放率80%）。

3.3 影響結(jié)果與分析

由于篇幅原因，典型計算云圖（既有結(jié)構(gòu)位移）如圖5所示。將各個工況數(shù)值計算結(jié)果，繪制位移變化見圖6，內(nèi)力變化如圖7所示。

7號線區(qū)間隧道開挖對既有樓體結(jié)構(gòu)的影響：

（1）地下室結(jié)構(gòu)（A-A斷面）有上抬的趨勢，結(jié)構(gòu)最大上抬3.15 mm，最大位移位于地下室最東側(cè)，靠近7號線右線區(qū)間一側(cè);樓體結(jié)構(gòu)（C-C斷面）有上抬的趨勢，結(jié)構(gòu)最大上抬3.22 mm，最大位移位于樓體最東側(cè)，靠近7號線右線區(qū)間一側(cè)。

（2）地下室結(jié)構(gòu)（A-A斷面）將發(fā)生水平向變形，具體為地下室結(jié)構(gòu)及樁基靠近7號線一側(cè)發(fā)生向東（7號線區(qū)間方向）側(cè)變形，東側(cè)樁基下部發(fā)生向西（背離7號線區(qū)間方向）側(cè)變形，最大變形1.18 mm;樓體結(jié)構(gòu)（C-C斷面）將發(fā)生水平向變形，具體為地下室結(jié)構(gòu)及樁基靠近7號線一側(cè)發(fā)生向東（7號線區(qū)間方向）側(cè)變形，樓體結(jié)構(gòu)高樓層部分發(fā)生向西一側(cè)變形，最大變形1.66 mm。

（3）地下室結(jié)構(gòu)（A-A斷面）內(nèi)力變化在7號線施工過程中內(nèi)力變化幅度較小，正彎矩最大變化量約為0.11%，最大變化量在倒數(shù)第二個工況達到。負彎矩最大變化量約為0.19%，最大變化量在最后一個工況達到;樓體結(jié)構(gòu)（C-C斷面）內(nèi)力變化在7號線施工過程中內(nèi)力變化幅度較小，正彎矩最大變化量約為0.1%，負彎矩最大變化量約為0.46%，最大變化量均在最后一個工況達到。

辦公樓的存在對于盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)相當于左側(cè)增加了豎向荷載，取最不利工況及C-C斷面，盾構(gòu)管片變形如圖8所示，管片彎矩如圖9所示。

管片結(jié)構(gòu)豎向變形最大3.33 mm，水平最大正向變形2.7 mm，水平最大負向變形2.5 mm，可見由于樁基的存在，樓體附加荷載對管片不均勻影響較小，豎向變形為地鐵結(jié)構(gòu)的初始變形，可通過后續(xù)軌道鋪設(shè)調(diào)整高差，不影響行車安全。結(jié)構(gòu)最大軸力為460 kN（受壓），結(jié)構(gòu)最大彎矩45 kN·m，結(jié)構(gòu)最大剪力25.6 kN，均滿足結(jié)構(gòu)的強度要求。通過位移及受力的分析，樓體附加荷載對管片結(jié)構(gòu)的安全性無影響。

4 結(jié)論

地鐵7號線的施工對融創(chuàng)春風十里A9地塊項目有一定影響，均在可控范圍內(nèi)，地鐵開挖施工不對該地塊地下室結(jié)構(gòu)及樓體結(jié)構(gòu)造成危害，無需增加阻隔措施。另由于A9地塊樓體結(jié)構(gòu)的附加荷載，對盾構(gòu)區(qū)間影響較小，滿足行車要求。

參考文獻

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[6] 張頂立， 李倩倩， 房倩， 等. 隧道施工影響下城市復(fù)雜地層的變形機制及預(yù)測方法[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報， 2014， 33（12）： 2504-2516.

[7] 仇文革. 地下工程近接施工力學(xué)原理與對策的研究[D]. 成都： 西南交通大學(xué)，2003.