浅析地下结构施工对周边地铁隧道影响分析

周捷 刘燕

摘 要：本文以某工程的地铁隧道空间结构为例，借助于有限元分析软件对整个工程项目的多个关键部位在不同工况下的受力情况进行全面分析研究，希望本文对从事地下结构施工或者隧道受力分析研究的工程技术人员有所帮助。

关键词：地下结构;地铁隧道;隧道;地下结构施工;影响分析;有限元分析

1 研究对象简介

以某工程为研究对象，该研究对象呈长方体，其中包含贸易商场、停车场以及消防工程等等，项目的总建筑面积约25万平方米，地下部分分为上下两个部分，主体部分的尺寸为340mX650m。整个建筑体的结构以钢筋混凝土框架为主，整个工程中未设置变形缝，局部设置有剪力墙结构，基础以筏板为主。

2 有限元分析模型构建

在有限元模型中，所有基础构件的尺寸均严格按照工程实际参数进行设置，其中地下结构的底、中板厚度分别是0.5米和0.3米，地下支柱的尺寸选用0.75m见方尺寸，基坑围护桩直径为0.8米，选用D25锚杆，隧道墙壁厚度为0.3米。整个模型的尺寸最后设定为90X24X40m，在模型的底面和侧面施加水平和竖向约束，顶部不施加任何约束。本项目采用明挖法进行工程施工，基坑开挖深度15米。

3 数值模拟分析结果探究

3.1 基坑周边的最大沉降量分析

通过数值模拟分析可以得知，随着基坑的开挖，基坑周边的土体会沿着基坑的方向缓慢移动，但是这种运动位移并非是无限延伸的，由于围护桩的设置，土体受到一定阻碍作用，其会呈现出竖直方向位移量先缓慢增加，然后逐渐趋减至零的趋势，而且最终会呈现出凹凸不平的波浪状形势，直至基坑开挖接近尾声其才展现出微乎其微的沉降值，其测量沉降值远远小于两个数量级。

3.2 基坑维护结构的水平位移量分析

从整个模拟施工过程来看，基坑围护结构的水平位移量会随着开挖的进行而持续增加，经过实际测量可以得知，其整体位移范围量在0.035～0.048m范围之内，因此查阅相关的施工规范和行业标准可以得知，基坑围护结构的施工制作是符合规范要求的，因此可以在实际的工程中进行实施。

3.3 地下隧道衬砌位移情况分析研究

从整个数值模拟分析过程来看，地下隧道衬砌竖向位移的最大位移量出现在工程的施工最后阶段，通过计算可知其数值大概为0.0113m，此时基坑的开挖深度达到了工程要求的最大值15m，由此可以判斷出，此时是整个施工过程对周围土体影响最为严重和明显的阶段，当然从计算结果上看周围土体的卸载量也达到了相应的峰值，因此周围土体也呈现出堆积最大值。其次，由隧道衬砌横向位移分析可知，地下隧道的衬砌水平位移值出现在隧道衬砌拱腰的两端，并且水平的变化趋势均朝隧道内侧，隧道两侧水平位移相似。伴随着施工进度的向前推进，水平位移也会逐渐呈现变大的趋势。由以上计算分析可知，工程初期的基坑横向变化情况会比其他的部位变化更加的明显，而且横向变化趋势与竖向变化趋势相似，伴随着施工进度的向前推进，地下隧道衬砌水平位移量也会由最高值逐渐的回落，最后逐渐趋近于一个稳定值。

3.4 隧道衬砌应力分析

就隧道衬砌轴向应力情况分析，从整个施工过程来看，除工程施工前期拱顶之外，其他的部位环节的轴向力均呈现出不同程度的变大，在进行开挖的过程中所有的部位径向力呈现出不同程度的缩减趋势，待到整体工程施工之后，各个部位的轴向力又出现不同程度的增加，但是趋势明显要缩减趋势，最后也是逐渐的趋于稳定状态。但拱腰和下腰等部位的最终轴向力要明显的大于初始阶段，只有拱肩和拱底的轴力呈现出逐渐减小的趋势。

最后分析衬砌的环向应力，同样是除了拱肩之外，其他均呈现出不同程度的增大，在之后的施工过程中不同部位的环向应力逐渐缩减，待到整个工程施工之后也会出现小幅度的回升，但最终也都趋于稳定。

4 结果分析延伸

通过上述模拟结果分析可以得知，经有限元分析软件度工程进行分析，可以极大限度的对真实场景进行再现分析，然后得出隧道工程附近的地表、围岩以及衬砌等的应力变化规律。因此在进行工程明挖法施工的过程之中，应借助于有限元软件对基坑施工的可行性和安全性进行分析研究。

5 结束语

本文在结合某地下隧道工程实例的基础之上，借助于有限元分析软件就地下结构施工对周边地铁隧道影响情况进行了详细的分析研究，并对模拟结果进行深入的探索延伸，希望本文对相关工程起到一定的借鉴作用。

参考文献：

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