基坑开挖对邻近地铁结构基础的影响分析

周博

摘 要：随着我国城市建设的不断完善，城市隧道的建设对于我国城市基础设施的完善起了重要的作用，基坑开挖关系到城市地铁建设的稳定性和安全性，加上城市中的隧道建设越来越多，城市地下的基坑开挖会影响到周围地质土壤的稳定程度，并且导致坑周围的底层发生移位的现象。由此可知，基坑开挖影响到邻近地铁的结构和安全性，需要对影响的因素进行分析，并针对这些安全隐患提出相应的解决对策。

关键词：基坑工程；邻近地铁；结构基础

中图分类号：TU753 文献标识码：A

在地铁建造的过程中需要建设很多的隧道，隧道的开挖会影响到地层的结构的稳定性，容易发生坍塌等事故，因此对于基坑的开挖需要保证结构的稳定，并且能够支持本身需要的承载能力，在岩土工程建造的过程中也会对原有的隧道结构的稳定性产生一定的影响。本文就介绍了基坑开挖相关概念，并分析了基坑开挖对邻近地铁影响的主要方式。并总结了分析基坑开挖影响因素的相关数据技术。

1.基坑开挖工程

1.1基坑变形理论

基坑在开挖的过程中会影响到基坑附近地层结构的稳定性和承受能力，具体是由于基坑在开挖的过程中会降低开挖地面的承载能力，一旦开挖出的承载能力降低，附近地面的承载力就会加大，造成了附近承载力超负荷而发生变形的情况。附近的围护墙随着两侧承载力的加大而承受更大的压力，在坑附近的土在不断地向坑移动的过程中对围护墙的压力越来越大，导致围护墙变形，周围的压力增加会挤压坑底导致坑底发生凸起的状况，并且基层开挖的导致的坑底的凸起以及防护墙的移动也促进了附近地层结构的变化。当坑底开挖的深度大时，会造成更大的卸荷，卸荷是形成坑底凸起的主要原因，而凸起的形成是因围护墙位置的上升，当围护墙不断上升，坑底的凸起不断升高就会导致地面超负荷承载，坑底周围的结构会发生塑性变形，不过这种现象会随着工程的停止而不再发生凸起的现象，塑性的变形在一定条件下还可以恢复原状，但是一旦超出塑性变形，将会对周围的结构造成不可复原的毁灭。因此在开挖时就应该在出现塑性变形时就要采取一定的措施降低坑底的凸起以及围护墙的变形。

1.2基坑工程

基坑是隧道建设的基础，基坑的建设不仅涉及建设隧道本身的安全稳定性，还会影响到周围结构的建设，特别是邻近隧道、地铁的稳定性，因此要对基坑工程进行监测，以保证基坑建设的稳定性，基坑工程是在岩石工程的基础上进行系统化的建设的一个过程，它的实施结合了（土力学、高等土力学、工程地质学、结构力学、工程环境及岩土工程施工等）各个学科进行综合性的研究和设计。由于基坑工程设计时涉及的工程量大，考虑的因素较多，在进行实施监测过程中十分的复杂。基坑工程不仅要考虑到实施现场土地的强度、稳定性以及承受变形的能力，还要考虑到土地与施工材料结合在一起是否能够共同支护，相互作用的关系都需要考虑。

为了解决这些难题，目前很多工程师都提出了相应的方案，目前在研究这些影响因素上主要研究方法有3种：根据实际的经验总结，通过模拟实验进行研究以及通过理论进行分析。根据实际的经验进行总结的方法是一种很传统很直观的方法。这种就是根据已有的工程数据总结常见的各种影响因素，并分析这些影响因素与工程数据之间的联系，以总结出相应的规律。而实验研究的方法是目前科研机构常用的方法，这个方法研究起来比较简单，并且很容易根据需求进行修改，因为是试验模拟，还可以重复大量地进行来总结相应的变化规律，以分析出各种影响因素对邻近地铁结构影响的作用效果以及作用方式。理论分析的方法则是利用现代化的计算机技术对影响因素进行计算机数据模拟，通过模拟相关因素，并对相关因素进行优化，以降低对周围结构的影响，这个研究的方法在数据计算上十分的精确，在未来基坑工程建设中的作用也越来越大。

2.影响地铁隧道变形的具体因素

2.1基坑与隧道之间的水平距离

基坑对邻近隧道的变形影响主要取决于基坑与隧道之间的位移关系，很多基坑工程的实例证明，基坑与隧道之间的水平距离越近，越容易引起周围环境的变形，因此，在考虑基坑的位置时随着基坑与周围建筑物的水平距离越近，越容易导致周围建筑物向基坑方向倾斜，并且随着基坑开挖的深度逐渐增加，这种变形影响的程度就会越大。在进行基坑开挖的过程中要对基坑工程进行监测，通过对附近建筑物以及隧道的倾斜角度有利于准确把握基坑與隧道之间的水平距离，保证邻近隧道的变形以及基坑沉降的程度在可以控制的范围。特别是针对距离基坑位置比较进行的隧道更应该加强对隧道地表沉降变形的监控，并且做好相应的防护措施，尽可能地不要将基坑建设在地层变形主要影响区域，以防止隧道安全结构遭到破坏。

2.2隧道与基坑之间的高差

基坑的深度越深对周围建筑形成的沉降差越大，就会导致隧道土层结构的变形程度加大，许多研究表明基坑的深度与建筑物的沉降成正比，不过对一些基础掩埋时加入一些质量较好的石硕可以提高土质之间的牵引力，以减缓这种基坑的深度对周围隧道变形的影响。但是基坑如果较浅对隧道产生的变形影响程度虽然小，但是产生的影响比较不均匀，也不利于邻近隧道的稳定性，同时基坑如果深度不够，不仅不能够满足工程使用需求，并且还不利于其本身结构安全性需求。因此，在实际的基坑实施过程中应该加强控制基坑的深度，要综合考虑工程本身的需求以及邻近隧道建设时基坑的深度进行合理的选择。

3.优化方案

3.1构建计算模型

对于基坑对邻近隧道地铁变形的影响分析主要是利用现代化的计算机技术来确定基坑工程的设计方案，以降低基坑对周围建筑物结构的影响。其中连续介质有限元法计算技术是构建计算模型的主要方法，该技术结合了计算机相关的软、硬件，以土力的岩石力学为理论基础综合基坑工程周围的隧道建设环境来对基坑工程与周围隧道之间的相互影响力进行一个分析并计算出解决的方案。随着计算机技术的不断改进，构建计算模型的相应的软硬件设备也不断的改进。利用计算软件模拟可以计算出不同支护装置对附近建筑物结构变形的规律，还可以分析在开挖过程中建筑物的沉降变化规律等，从而优化选出最为合适的工程实施方案。

3.2构建三维模型

构建三维空间模型则是将三维立体结构与计算机数据模拟结合在一起对基坑结构建设进行分析，这种方法有利于提高计算结果的可靠性，并且经过三维模型的不断模拟重复性高，可分析研究的因素多，更适合与对邻近隧道影响因素的分析，三维模拟分析在进行模拟时选择了常规的土工试验数据为参考依据，对基地的负载和沉降度进行不断的模拟，对参数进行不断的修正以提高模拟数据的精确度。目前模拟数据结果的精确度十分的高，对于分析基坑对邻近地铁变形因素十分的方便、高效。

结语

综上所述，城市的不断发展对于地铁建设的需求越来越多，基坑开挖是保证地铁安全性的重要保障，基坑开挖的深度和水平位置不仅影响着基坑本身结构的稳定性，还会影响到邻近隧道的安全性，基坑的开挖总是容易导致附近土体结构的变形，对于附近的建筑物的安全性造成一定的影响。在对开挖过程中对附近土体变形的影响分析主要采用了计算数值模拟以及三维模型建立。通过模型的建立来优化基坑开挖方案，以降低对周围地铁隧道建设的影响。

参考文献

[1]唐志扬.基坑开挖对邻近地铁结构的影响与工程实例分析[J].科技展望，2016（23）：47.

[2]韩映忠，邓继键，唐仁.基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响分析[J].广州大学学报（自然科学版），2014（5）：61-66.