建筑结构底板施工对下方地铁隧道的影响分析

有限元软件建立了地铁上盖建筑-地铁隧道的数值分析模型，分析了上部结构底板施工对下方地铁隧道变形的影响。并

结合隧道变形的监测数据，探究了建筑结构底板施工对隧道变形影响的原因及控制方法。相关研究成果可为地铁上盖

建筑的安全施工提供参考和依据。关键词：建筑结构底板施工；地铁隧道；变形分析；现场监测中图分类号：TU93 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2019)11-2086-03 DOI： 10.14144/j.cnki.jzsg.2019.11.041Analysis of Influence of Structural Floor Construction on Subway Tunnel BelowCAO Chen MAJinShanghai Construction Group Co., Ltd., Shanghai 200080, ChinaAbstract: To study the in fluenee of foundation pit construction and structural floor construction on the structural safety of

existing subway tunnels below, a numerical analysis model of subway superstructure-subway tunnels is established by

finite element software, and the influence of the construction of superstructure floor on the deformation of subway tunnels

below is analyzed. Based on the mon itoring data of tunnel deformation, the causes and control methods of the influence of buildi ng structural floor construction on tunnel deformation are explored. The relevant research results can provide referenee and basis for safe construction of subway superstructure.Keywords: building structural floor construction; metro tunnel; deformation analysis; on-site monitoring0引言面对超大城市人口飞速增长和城市有效空间不足的矛 盾，建筑开始“向上”和“向下”发展，其中地铁上盖建

隧道的影响规律，2种结果比较接近。本文基于上述研究成果和实际地铁上盖建筑工程，运

用数值模拟和现场实测2种手段，重点研究了底板施工对地

铁隧道变形的影响，分析了底板施工对隧道结构变形影响

筑能明显提高土地综合利用率然而，地铁上盖建筑施 工会对既有地铁隧道结构产生一定影响，轻则地铁隧道结

的原因，为类似工程施工提供参考。构发生位移变化从而改变轨道几何形状等，重则隧道内出 现暗坑从而影响列车行驶平顺性因此，地铁上盖建筑施工对地铁隧道变形影响的评估 和监控工作，在实际城市开发中越来越重要，也成为地下

1 数值模型某地铁上盖建筑项目地块总面积约为4 300 m',按

1.1工程概况基坑开挖深度分为A区和B区（图1） o其中：A区约为

工程的重要课题叭许多学者从理论分析、数值模拟和现场实测三方面 开展了以上评估工作研究：伍尚勇等同以实际基坑工程为

3 810 m2,开挖深度为3.95〜4.55 m； B区约为350 m2,基坑

开挖深度为1.55 m。底板施工过程中基坑开挖宽度约为2 m,门式加固宽

研究背景，数值分析了基坑开挖顺序对地铁隧道应力和位

移的影响。黄兆纬等0建立地铁上方基坑工程的三维数值

模型，对比不同施工方案对地铁隧道位移的影响。刘继强

度约为4.5 m,抗拔桩有效桩长70m。位于基坑下方的区间 隧道长度约100 m,隧道顶埋深约9.0 m,距离基础底板约

等⑼建立Mohr-Coulomb平面应变模型，深入研究基坑开挖 为4.45 m。隧道直径为6.2 m,管壁厚350 mm。和坑内降水对地铁隧道位移的影响。邹伟彪等问综合运用

1.2 土体材料参数岩土勘察报告提供的本场地地基土由上至下依次为：

数值模拟和现场实测2种方法，研究了基坑开挖对邻近地铁①填土、②褐黄-灰黄色粉质黏土、④灰色淤泥质黏土、

作者简介：曹 琛（ 1973—）,男，本科，為级工程呷。

⑤1灰色粉质黏土、⑤2灰色砂质粉土夹粉质黏土、⑤3灰

色粉质黏土、⑤4灰绿色粉质黏土、⑥暗绿-草黄粉质黏

通信地址：上涂市东丸名珞666号（200080 ） □电子 第：caochen73@163.com收犒旦期：2019-08-02土、⑦1黄色砂质粉土、⑦2草黄-灰色粉砂（图2）。其

中，②层在场地较多区域内缺失，③层局部夹有较多薄层20862019-11 • Building Construction曹 琛、马 晋：建筑结构底板施工对下方地铁隧道的影响分析位移发生在地下连续墙与抗拔桩之间，相邻“门”式加固

结构门脚之间变形较小（图4）,上下行线隧道拱顶的最大

位移分别为5.7、5.4 cm。图1项目地块示意图4底板施工位移变形云图粉性土，另外，受古河道切割，⑥层主要分布在场地东 侧，⑦1层局部缺失。隧道拱顶变形随时间变化（图5）,与理论经验相符。进行搅拌桩加固时，隧道会产生明显的向下沉降趋势；土 体开挖过程，隧道向上隆起；底板施工过程时，隧道继续

呈现隆起趋势，但是变形量较小。需要说明的是，为了充

分表现搅拌桩加固对隧道所产生的变形影响，隧道施工期

间产生的位移也被计算进最终的拱顶位移中，故图5显示最

终位移为66 mm,而实际考虑地下结构对浅埋隧道影响的

情况，应将隧道自身施工产生位移先行归零，所得到地下

施工对隧道影响结果与前面所述结果吻合。图2基坑土质剖面示意1.3数值模型根据工程实际，运用有限元软件建立了二维模型（图3）,为了简化数值模拟过程，将土力学性质相近的土体

视为同一土层土体进行模拟。我们根据勘察报告结果，①

步序图5隧道拱顶变形随施工过程推进的变化层土取黏聚力为1.0 kPa、内摩擦角为30° ；②、③、④、

⑤1层土视为同一土层，取黏聚力为13 kPa、内摩擦角为 3 底板施工对地铁隧道变形影响的监测分析现场实测对A区进行分块监测，分块示意图如图6所

15° ；⑤2及⑤3层视为同一土层，取黏聚力为15 kPa,内

摩擦角为19° ；⑤4及⑥层视为一层，取黏聚力为48 kPa,

示。现场根据现场条件及场布分成3个开挖大块：第1大块

内摩擦角为15.5° ；⑦1及⑦2层土视为一层，取黏聚力为 为1—21分块，第2大块为22—40分块，第3大块为41—59分 块。第1大块和第2大块的分块开挖和底板施工均是在下行

线上方进行的，第3大块的分块开挖和底板施工是在上行线

lkPa、内摩擦角为31.5°。各土层弹性模量根据经验，并

且参照规范参考值选取，从上往下各层土层分别取11、

15、20、45 MPa。地下连续墙、桩、底板釆用板单元进行

模拟，基坑支护结构采用锚杆构件进行模拟，隧道衬砌釆

用有限元软件自带隧道模块进行模拟。上方进行的。从监测结果（图7）可以看出，前两分块的下行线的隆

沉变化及规律相对于上行线更加明显，而后面的分块规律 恰好相反。2 底板施工对地铁隧道变形影响的数值分析在完成土体加固、土体开挖以及底板回作以后，最大基坑开挖土体卸载会使地铁隧道下部土体隆起，隧道 随之隆起。开挖前3块时，纵向开挖长度很小，卸载后不会建筑施工•第41卷•第\"期208771曹 琛、马 晋：建筑结构底板施工对下方地铁隧道的影响分析42086420

16

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99

图7底板施工过程中隧道最大隆沉情况产生较大的回弹值，上下行线隆沉未超过1 mm。分块4、5底板施工后，下行线隆起开始变大，而上行

线产生了沉降，最大隆起均发生在分块1与分块2处。分块6面积较大，施工过程中坑底暴露时间过长，导致

之后施工完分块7、8后隧道隆起较大，而上行线由于门式

加固和抗拔桩的作用，其隆起值变化较小。分块9—13是北侧分块和隧道正上方分块穿插施工的阶

段，隆起值变化均较小，最大隆起值产生的位置处于分块

3、4附近，并且隆起具有一定的滞后性。分块14、15、16的底板施工后便显示出了隆起的滞后 性，这段时间单日隆起值连续3d达到0.5 mm的报警值，这

是因为之前基坑卸载时间过长导致的，北侧的施工间接影 响到了隧道的隆起。分块17-21底板的施工过程是底板形成整体的过程，

这段时间上下行线的隆起值均开始降低并且最大隆起值发

生位置也发生了改变，下行线发生在分块4、5处，究其原 因，第1大块大底板几乎形成，与工法桩连接成整体，刚度

提升，抵抗隆起效果变好，因此底板施工中的隆起值不升

反降。分块22—28是第2大块最先施工的几块底板，施工过程 数据变化趋势与第1大块十分接近，但变化量要小一些。第

2大块施工完成后，最大隆沉发生位置向东侧移动，出现在

分块2、3处，基本符合理论计算的结果。第3大块为地铁上行线上方区域的开挖施工，由于上行 线上方土体遭到扰动而产生突变现象，分块42施工后上行

线产生了较大隆起；分块43-45施工之后，上行线隆起有

回落趋势；分块46-59开挖和底板施工过程中，上行线最 大隆起总体呈波动上升的状态，下行线则相对缓慢上升并

r\\20882019 - 11 - Building Construction趋于平稳，这与前两大块规律相近，最大隆沉点西移，在 分块46底板全部形成后发生在分块4、5处。4 底板施工对地铁隧道变形影响的原因分析基于数值模拟和现场实测，底板施工对隧道变形影响

的主要原因有叫1） 基坑开挖引起土体卸载，从而导致隧道下方土体隆

起，致使隧道隆起。2） 土体一经开挖，隧道将产生持续变形。3） 两侧土体的开挖施工会引起隧道隆起的加剧。4） 基坑周边所有对坑边形成压载的车辆或材料均会引

起坑底隆起，从而导致隧道隆起变形。5） 各分块之间会有相互影响，最大隆起点随着底板分

块施工的变化而变化，当底板形成整体后抵抗隆起的能力

变强。5

结语本文建立地铁上盖建筑施工对地铁隧道影响的数值模

拟，并结合现场监测数据，分析底板施工对既有地铁隧道

结构变形的影响：1） 基坑开挖会导致隧道下方土体隆起，引起隧道持续

变形；同时坑边压载也会加剧隧道隆起变形；底板分块施

工，最大隆起点会随着分块施工位置变化而变化；底板施 工完成可以有效抵抗土体隆起变形。2） 地铁正上方每块实际开挖时间对隆沉的影响并不

大，只有非地铁正上方分块开挖时基坑裸露时间较长，由

于施工要保证在23： 00〜次日06： 00之间完成，其施工最

好不要几块连续进行，否则，易产生隆起达到报警值的情

况，而影响地铁隧道安全。h ... 参考文献—_［1］ 李験良.地铁上盖基坑工程对地铁辎响的安全性分析［J］.天津建设

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