2021-4-9 | 城市建筑论文
随着我国城市化进程的加快发展，城市用地日益紧张，在既有隧道周围进行一系列的工程活动将变得难以避免[1-2]。在隧道周围施工的加载、卸载作用下，既有隧道将会受到附加应力而产生附加变形，并对既有隧道稳定性造成影响[3-4]。基于地层结构法，本文研究了重庆市大渡口区重钢总医院大楼建设对陈庹路既有双山隧道变形的影响，为既有隧道的安全评价提供了方法依据。
一、建筑工程概况
拟建工程场地位于重庆市大渡口区重钢总医院内，建设用地面积32037.30m2，总建筑面积62738.73m2。拟建场区位于陈庹路双山隧道顶部，建筑基础采用柱下独立基础，基础与隧道距离较近。其中，拟建建筑基础底与左线隧道拱顶高相差最小处仅20m，拟建建筑基础底与双山右线隧道拱顶高相差约30m，如图1所示。陈庹快速路双山隧道左、右线已分别于1999年和2005年建成、通车，目前运行正常。受影响段隧道周围围岩为Ⅲ级，其中，陈庹路双山隧道左线受影响段采用无仰拱直墙复合式衬砌，衬砌采用50cm厚的C25混凝土，双山隧道右线受影响段采用无仰拱取墙复合式衬砌，衬砌采用45cm厚的C25混凝土。根据地表工程地质测绘及钻探表明，场地地层主要由第四系全新统人工填土层（Q4ml）及侏罗系中统沙溪庙组（J2S）基岩层组成，隧道穿越场地范围岩性以泥岩和砂岩为主。
二、计算模型与参数确定
采用岩土隧道结构专用有限元软件MIDAS/GTS建立三维实体模型，计算模拟在水平方向长度200m，高度100m，其中，水平方向隧道外边缘到模型边界3～6倍洞径，隧道底部距模型下边界距离大于3倍洞径[2]。围岩岩体按弹塑性材料考虑，并服从Mohr-Coulomb屈服准则，隧道支护结构按线弹性材料考虑，有限元网格划分如图5所示，模型的边界条件通过限制模型4个侧面和底面法线方向的位移来实现。根据实际情况确定计算步骤为（：1）基坑开挖前的地应力平衡（；2）开挖基坑（；3）施加房屋荷载。计算载荷包括地层、隧道结构自重和地表建筑载荷，其中地层、隧道结构自重荷载通过围岩和衬砌材料密度计算得到的重力荷载来体现，地表建筑物的荷载通过在基坑底部施加的压力来体现，根据建筑底层柱荷载计算得到内科大楼、急诊大楼和地下停车场基坑底部压力分别为415kN/m2、130.3kN/m2和116.2kN/m2。根据拟建场地质勘察资料和既有隧道设计资料，确定围岩和衬砌物理力学参数见表1。
三、计算结果与分析
在基坑开挖后，隧道结构在开挖卸载作用下出现一定程度的拱起，如图3所示（竖向位移以向下为正，向上为负），最大位移值为-1.91mm，出现在隧道左线拱顶A处；房屋建设完成后，由于房屋对隧道的加载作用，受影响区域隧道位移以整体下沉为主，如图4所示，最大位移值为1.76mm，出现隧道左线拱顶C处。对隧道右线而言，受载荷特征影响，其竖向位移相对较小，但却体现出由偏压而导致的不对称变形，基坑开挖后最大位移值为-0.68mm，发生在隧道拱腰B处，房屋建设完成后，隧道右线受影响区域最大位移值为1.28mm，发生在其拱腰D处。以上规律与类似工程数据一致[3-5]。可见，拟建项目的施工会使既有隧道产生一定的变形，量值相对较小。但是，房屋基坑施工时应特别重视保护岩体完整性，上部建筑施工应采用人工或机械开挖，严禁放炮开挖，同时施工过程中应加强对既有隧道的监测。此外，由于水对隧道附近围岩强度有弱化的不利作用，在基坑施工期间必须做好地表水下渗的防排措施。
四、结论
1.在基坑开挖后，隧道结构在开挖卸载作用下出现一定的上拱，房屋建设完成后，由于房屋对隧道的加载作用，受影响区域隧道位移以整体下沉为主，相对于左线隧道而言，右线隧道变形相对较小。拟建项目的施工使既有隧道产生一定变形，变形规律与类似工程数据一致，量值相对较小。2.房屋基坑施工时应特别重视保护岩体完整性，上部建筑施工应采用人工或机械开挖，严禁放炮开挖，同时施工过程中应加强对既有隧道的监测并做好地表水下渗的防排措施。3.本研究仅考虑了上部建筑施工对隧道变形的影响，实际工作中还有必要结合隧道的现场调查、工程类比、隧道衬砌强度验算，从而更全面的对既有隧道安全进行评价。