论基坑施工与盾构隧道变形的关系

关键词：基坑施工；盾构隧道变形；影响使用 

　　一、基坑施工与盾构隧道 

　　（一）基坑施工。基坑施工工程属于一种系统性的工程，与岩土工程的进行相关问题也有所关联，分别是稳定、变形以及渗流，所以基坑施工具有系统综合性。对于基坑施工的稳定及变形状况将会产生较大影响的因素为基坑的大小以及形状，且整个工程具有一定的空间效应。基坑维护属于一种暂时性的工程结构，其自身所具备的安全储备量较小。基坑一旦出现变形则会对周边环境产生极大的影响。 

　　（二）盾构隧道。隧道盾构主要是指在上个世纪八十年代人们对矩形隧道进行的开发应用，直至九十年代便对任意截面及多园的盾构进行了开发应用，进一步完成了人行隧道、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道等多种类型隧道工程的实施完工。盾构隧道施工法属于在地表下进行暗挖施工，因此可以避免受到来自地面交通、航运、季节等多种因素的不利影响。在隧道工程施工应用盾构法具有极强的安全科学性，且对于施工场地的条件要求较低，对周边环境也不会产生过多的影响。 

　　基坑施工及盾构隧道两种工程在城市中建设范围的不断扩大，使得基坑施工与盾构隧道相邻、集中的趋势日益突显。基坑工程施工中对盾构隧道的影响将会使其出现变形的不良情况，影响整体使用，对此问题进行全面细致的研究，意义极为重大。 

　　二、基坑施工与盾构隧道变形 

　　（一）水位下降影响导致的隧道变形。对周边水位下降与隧道外壁受力状态进行分析研究时，需着重注意的是这两方面的共同作用问题。对水位下降与隧道受力之间的影响进行分析，通常可采用的方法为增量及全量法。增量法的应用中，需着重考虑的问题为：当隧道周边区域水位出现变化时，其自身带给隧道外壁压力方面的影响，对于隧道之前的受力状态不必进行考虑。增量法分析的最终结果具有较强的针对性，能够对水位下降给予隧道的受力影响进行较为全面的表现，但无法对隧道的整体受力状况进行充分体现。应用全量法时，需着重考虑的问题为隧道最开始的受力状况及水位下降时的受力状况。如果在分析研究中，对于隧道附近的地层分布状况已全面了解，运用全量法则能够对水位下降带给隧道的诸多影响进行科学预测。当基坑施工进行中，由于需进行深层次的挖掘工作，因此将会对周边水位产生一定的影响，从而使得其出现下降的情况。而对于基坑使得周边水位下降的具体幅度，一般是通过渗流分析得到。不同水位降时隧道外壁的最大受力具体数据不同。 

　　基坑工程在其施工中会使得盾构隧道周边区域的水位出现一定幅度的下降，隧道外部上的有效压力出现增大的情况，相应的水压力却变小。隧道外壁受力状态的改变使得盾构隧道极易出现变形，影响其后期的正常使用。 

　　（二）侧向土压力影响导致的隧道变形。在基坑施工中可能会使得周边土层出现位移的情况，且其位移方向为侧向，从而进一步知识盾构隧道的外壁土层压力受到一定的影响而发生变化。对于土压力变化值的得出通常是采用现场测量或是数值计算的方法得出。为了对侧向土压力给予隧道的变形影响进行全面化的分析研究，对当水位下降值为2m时，不同侧向土压力状态之下的隧道外部受力影响进行了计算。 

　　通过计算得出结论，第一，侧向土压力值对于隧道结构的弯矩值将会产生较为重大的影响。第二，当盾构隧道外壁处所受到的土压力由静止状态转变为主动状态时，其弯矩值将会产生一定幅度的增大，增大率约为143%。第三，如果隧道外壁处的土压力开始进入至主动状态时，那么其结构的弯矩力大约为170kN？m。如果除却所受到的永久荷载分项系数影响，那么相应的弯矩值为126kN？m，弹性弯矩数值为125kN？m，会导致隧道管片出现崩裂状况的增量值为1.36毫米，对整个盾构隧道的正常使用产生极为不利的影响，整个隧道结构的安全储备水平偏低。 

　　（三）基床系数影响导致的隧道变形。在基坑施工作业中，可能会使得其工程所在地域隧道附近的土层发生一定程度的位移以及导致水土流失产生，进一步致使附近土层所具有的抗力约束明显降低。土层的抗力约束降低程度能够通过基床系数的变化进行表现。当水位下降2m时，在变化着的侧向土压力状态下，不同基床基数的结构受力具体数值变化很大，基床系数将会对整个盾构隧道的弯矩值产生较大的影响，如果基床系数出现10倍折减，那么隧道结构的弯矩值将会随之发生改变，增大比率约为45%。当整个盾构隧道的外壁所受土压力状态出现主动时且基床系数出现10倍折减时，将会使得隧道内部出现结构性破坏，变形状况产生。 

　　（四）上方超载负荷影响导致的隧道变形。当盾构隧道上方所盖的建筑物的承载负荷出现超载的情况时，那么将会使一部分的荷载量向其下方的土层进行传送，从而使得隧道外壁应力受到一定影响。如江西省某盾构隧道上方所盖建筑物类型为高层建筑物，随着时间的增长其荷载将会通过筏板传达至其所处区域的下方土层，再由于受到筏板、桩基的作用影响，整个隧道结构发生变化，逐渐出现变形的情况。在通过分析研究后可知，在基坑施工中对于盾构隧道的变形影响主要是对其内部结构受力的大小产生影响。而会对隧道内部结构受力大小形成影响的主要因素为盾构隧道外部的侧向土压力释放度。 

　　三、应对措施 

　　（一）做好监测及信息反馈工作。在基坑内进行土体加固及连续墙的施工作业时，将会对盾构隧道产生一定的移位影响。针对此种情况，在正式进行基坑施工前，应着重注意隧道变形及其内部结构受力状况的严格监测。在基坑进行施工时，还应对相应的施工作业操作规范严格遵守，对施工原则进行全面遵循，做好相应的施工信息反馈工作。对盾构隧道结构的变形状况进行严格的观察监测，尽最大努力将基坑施工给予隧道的影响降到最低。 

　　（二）学习相关问题。当前人们对于盾构隧道变形后产生影响危害关注度依旧较低，相关的研究报告也较少。针对此种情况，相关领域的研究人员应对隧道加固、渗水防治等问题进行分析研究，提出行之有效的控制对策，帮助基坑施工人员在工作中将相应的措施进行落实。另外，基坑施工管理人员还应对基坑加固的控制措施进行不断的创新改进，将设计方案进行科学优化，进一步将施工造价进行降低。 

　　四、结论 

　　在基坑施工作业中，由于各方面因素如水位降低、基床系数及侧向土压力等的影响，将会使得盾构隧道的外壁受力状况受到影响而发生改变，从而导致隧道发生变形，影响其后期的正常使用。针对此问题，应积极进行基坑施工作业的严格深入监测，尽可能地加大基坑支护工作力度，将其对周边事物的影响降到最低。 

　　【参考文献】 

　　[1]刘庭金.基坑施工对盾构隧道的影响分析[J].铁道建筑，2009（02）：41-44. 

　　[2]陈勇勤.基坑开挖对邻近公路盾构隧道变形影响分析[J].公路工程，2013（06）：165-170.