1 、工程概況

1.1項目簡介

某大規(guī)模深基坑工程位于上海市中心，基坑挖深約14m，長約190m，寬60m，由于運(yùn)營中的地鐵隧道位于工程正下方，基坑被分為南北2個小基坑，2個基坑距離地鐵水平距離均為8m左右，基坑之間通過8m寬的車行通道連接（圖1）。此外，在基坑南側(cè)緊鄰另一條隧道，最近間距為7m左右。

圖1　基坑與隧道關(guān)系示意

由于地塊周圍環(huán)境條件嚴(yán)峻，為滿足2條隧道正常運(yùn)營要求，擬采用“分區(qū)順做法”的總體方案：將北邊基坑分為S1-A區(qū)、S1-B區(qū)先后分別實施，將南部基坑分為S2-A區(qū)、S2-B區(qū)先后分別實施，具體分區(qū)如圖2所示。

圖2　基坑分區(qū)開挖示意

1.2計算評判指標(biāo)

據(jù)《上海市地鐵沿線建筑施工保護(hù)地鐵技術(shù)管理暫行規(guī)定》，由于深基坑、高樓樁基、降水、堆載等各種荷載和加真空預(yù)壓價格載的建筑活動對地鐵工程設(shè)施的綜合影響限度，必須符合地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對沉降量≤20mm。（包括各種加載和卸載的最終位移量）。隧道變形曲線的曲率半徑R≥15000m。

2、 基坑開挖數(shù)值模型

2.1有限元模型建立

采用通用有限元分析軟件MARC進(jìn)行基坑開挖的全過程模擬。

2.1.1有限元材料模型

采用8節(jié)點的實體單元模擬土體，采用殼單元來模擬地下連續(xù)墻和既有隧道，采用梁單元模擬支撐。數(shù)值分析中采用Mohr-Coulumb本構(gòu)模型對場地土體進(jìn)行模擬，土體參數(shù)根據(jù)工程地質(zhì)勘查報告取值。

2.1.2有限元幾何模型

結(jié)合有限元模擬經(jīng)驗，一般基坑開挖影響寬度約為開挖深度的3～5倍，影響深度約為2～4倍，故確定影響范圍為由基坑邊向外延伸100m，土體深度方向延伸70m。

2.1.3有限元邊界條件

本模型采用標(biāo)準(zhǔn)邊界形式，即計算模型底部節(jié)點限制其水平向和豎向位移為零，四周限制水平面（x、z方向）位移為零，上表面為自由面。

2.2計算工況

對比計算地下連續(xù)墻圍護(hù)深度分別為51m和40m條件下，基坑施工對既有隧道結(jié)構(gòu)的影響。

圖3初始地應(yīng)力場位移

根據(jù)實際工程開挖步驟，本次模擬分初始地應(yīng)力場計算，分層開挖S1-A、S2-A區(qū)域基坑，分層開挖S1-B、S2-B區(qū)域基坑，開挖S1-B、S2-B之間的聯(lián)絡(luò)通道4步進(jìn)行，圖3為初始地應(yīng)力場。

3、 計算結(jié)果分析

3.1方案一

3.1.1基坑整體變形分析

采用方案一，在消除初位移影響（1.8cm）后，基坑周邊最大沉降1.5cm，基坑底部隆起7.2cm（圖4）。

3.1.2隧道變形結(jié)果分析

相比較于基坑南側(cè)隧道，基坑下方隧道受2個基坑共同影響，隧道自身離基坑也更近，限于篇幅，這里僅分析基排水潛污泵坑下方隧道變形。

圖4基坑及周邊豎向位移（未去除1.8cm初始位移影響）

采用方案一，處于基坑連通道下方的隧道呈現(xiàn)隆起狀態(tài)，最大豎向位移為17mm。

3.2方案二

3.2.1基坑整體變形分析

采用方案二，在消除初位移影響（1.1cm）后，基坑周邊最大沉降2.3cm，基坑底部隆起8.9cm（圖5）。

3.2.2隧塑料夾層排水板價格道變形分析

圖5基坑及周邊豎向位移（未去除1.1cm初始位移影響）

采用方案二，基坑下方隧道隆起量較原先方案更大，最大隆起量為2cm左右。

4 、結(jié)語

依據(jù)《上海市地鐵沿線建筑施工保護(hù)地鐵技術(shù)管理暫行規(guī)定》，對于原設(shè)計方案設(shè)計的51m地下連續(xù)墻埋深（3倍基坑深度），基坑開挖施工對既有地鐵區(qū)間隧道和車站的影響均在控制標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，若改為40外墻排水管安裝m地下連續(xù)墻埋深（2.4倍基坑深度），隧道變形則剛達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)要求（表1）。本次數(shù)值模擬結(jié)果顯示，若隧道等建（構(gòu)）筑物離基坑10m以內(nèi)距離，要滿足其擾動要求，地下連續(xù)墻設(shè)計長度達(dá)到基坑開挖深度的2.5倍比較合適。

表1　基坑開挖對周邊影響匯總表