基坑开挖引起的地铁隧道变形环境评估

基坑开挖引起的地铁隧道变形环境评估1、概述东方路下立交工程位于上海浦东张杨路、东方路、世纪大道多条干道的交汇处，与地铁 2 号线 45°斜交。见图 1。基坑开挖导致的土体卸荷必定引起基坑底部土体回弹和周围土体移动，因此开挖施工对下部的地铁隧道变形影响极大，稍一不慎，可能严重威胁地铁运营的安全。而现行标准对地铁隧道的变形要求极其严格， 结构最终绝对位移不能超过 20mm， 变形曲线的曲率半径不小于 15000m， 相对弯曲不大于 1/2500。为保护地铁的正常营运，准确预测基坑开挖引起地铁回弹变形，控制隧道位移成为急需解决的问题。为了保护运行中的地铁，对基坑开挖引起的对周边环境变形影响进行评估，本文采纳有限元数值分析的方法，对基坑开挖引起的地铁变形进行了相关计算，实际监测结果证明该方法进行地铁变形预测是可行的。图1、东方路下立交基坑工程与地铁2号线相交平面图隧道上方基坑开挖深度为 6.63m，运营地铁二号线隧道大多位于 上海第④层灰色淤泥质粘土中。地下水位位于地面以下 0. 5 m。场地工程地质特性见下表：表 1 工程地质列表层号土层名称厚度(m)容重γ(kN/m3)内聚力c(kPa)内摩擦角φ(°)1填土1.5518592-1粉质粘土1.1318.410282-2粉质粘土0.8217.713223-1淤泥质粉质粘土1.0817.71421.53-2砂质粉土2.2818.3334.53-3淤泥质粉质粘土2.4617.213204淤泥质粘土8.716.61495-1粘土2.417.91913.55-2粉质粘土3.918.11823.56粉质粘土4.2519.44320.57-1粘质粉土8.6918.4335.57-2粉砂5018.7336隧道顶部距离开挖面底部仅仅 2.8m，为了确保隧道安全，在上方基坑开挖前，对隧道以及周边土体进行了地基加固。图2 地铁与基坑位置关系图2、有限元法分析方法分析中土体单元划分采纳三角形单元剖分方法【1】；围护结构、邻近基础、工程桩和隧道采纳梁单元；内支撑采纳弹簧。围护结构与土之间设了接触面单元。考虑了围护结构、邻近基础、工程桩和隧道与土体共同作用。剖分的单元图形如下图：图3 单元剖分图在计算时，土体的弹性模量根据同济启明星基坑开挖环境影响分析软件 JK3E 的自动计算，按以下参数选用：表 2层号土层名称厚度(m)弹性模量（MPa）泊松比1填土1.5510.1670.322-1粉质粘土1.1320.1030.352-2粉质粘土0.8227.2770.353-1淤泥质粉质粘土1.0833.9170.353-2砂质粉土2.2846.280.353-3淤泥质粉质粘土2.4662.9080.354淤泥质粘土8.797.0080.45-1粘土2.4131.6750.355-2粉质粘土3.9154.6180.356粉质粘土4.25187.0...