对基坑邻近隧道的研究主要集中在地铁隧道方面，地铁具有较高的科技和公共安全性。结合工程实例，对软地基深基坑工程邻近柔性结构地下管线现场分析研究，总结出土方开挖对柔性管和刚性管的受力比较的结果。 为了判定隧道结构在施工和运行期间的安全性及施工对周边环境的影响，利用监测技术对可能发生的危险及环境安全隐患提供及时、准确的预报，及时采取措施，避免事故的发生。高精度、自动化的监测已经成为隧道变形研究的重要工具。基坑体系的稳定性及变形对周边邻近建构筑物及地下结构至关重要，为此如何有效控制基坑支护体系的变形并提前预控成为工程界亟须解决的难题。 1 工程概况 本工程位于江宁区双龙大道与天元西路交叉口西北侧。由商业裙房（4~5层）、办公楼（30层）、住宅（33~36层）3部分组成，设4层地下室。基坑面积约36 898 m、周长约866 m。基坑开挖深度为18.00~20.40 m。 1.1 周边环境概况 1.1.1 基坑北侧 距离基坑约4.8 m为金鹰天地地下室外墙，地下室共设3层，底板底标高–16.200 m，采用钻孔灌注桩基础，桩基持力层为中风化泥质砂岩。 1.1.2 基坑东侧 距离基坑最近约13 m为南京地铁1号线百家湖站至小龙湾站区间隧道（隧道埋深约16 m）；东北角位置距离基坑最近约20 m为百家湖站1号出入口，距离车站主体约22.5 m（车站主体结构埋深约16 m）。 1.1.3 基坑西侧 基坑西侧共有3栋建筑，北部距离基坑最近约23.2 m为混凝土2层建筑；南部距离基坑最近约22.1 m有混凝土2层、混凝土17层建筑。 1.1.4 基坑南侧 怡湖华庭澜郡，设1层地下室，底板底标高–6.800 m，采用钻孔灌注桩基础，桩基持力层为中风化泥质砂岩；基坑距该小区地下室外墙最近约4.8 m，距离主体建筑最近约21.2 m。 1.2 基坑支护设计方案 本工程总体支护方案选用地下连续墙+内支撑体系施工，设计时考虑地下连续墙兼做结构外墙的两墙合一设计。基坑北面、南面、西面三侧地下连续墙厚度均为800 mm，东侧邻近地铁区域地下连续墙厚度为1 000 mm地下连续墙。 2 土方开挖模拟分析 2.1 地下连续墙基坑支护网格划分 本研究在建模过程中对基坑几何结构进行了简化，假设土层分布均匀，各侧墙体厚度、深度一致。忽略施工过程中的扰动和地下水对土体参数的影响。将模型四周设定为水平和竖向固定边界，以避免边界效应对分析结果的干扰。 模型采用Mohr–Coulomb本构模型，各参数见表1，根据工程地勘报告中提供的土层数据确定，部分参数参考GB 50021—2001《岩土工程勘察规范（2009年版）》及《midas GTS用户手册》取值建议。 表1 模型参数 截取部分的基坑相关参数如下，基坑南北长84 m、东西宽64 m，基坑开挖深度为19.5 m，具体平面布置如图1所示，三维建模网格划分如图2所示，（南北向为x向，东西向为y向）。 图1 钢筋混凝土支撑平面布置示意 图2 三维建模网格划分示意 2.2 有限元模拟关键参数与设置讨论 在本次数值模拟过程中，为确保模拟结果的有效性和可操作性，采用了若干工程合理假设与简化处理。有限元分析的准确性不仅依赖于软件算法本身，而且与模型的边界条件设定、材料参数选取、结构简化处理等密切相关，现将关键参数与模拟设置讨论如下。 （1）模型简化。为控制计算规模，模拟选取了基坑中典型区域，假设基坑土体分层均匀、地下连续墙厚度一致等，忽略了部分局部地质变化及地质非均质性。虽然该简化处理在大多数工程模拟中已被广泛应用，但对极端工况或敏感区段的模拟精度仍存在一定局限。 （2）材料参数。模型所用土体参数主要依据地勘报告及相关规范经验值设定，包括弹性模量、泊松比、抗剪强度指标等。由于现场土体为天然成层沉积，具有一定的非线性和各向异性特征，实际变形行为可能与理想弹性模型存在偏差。 （3）边界条件。模型底部设置为全约束，侧向边界设为水平约束以近似无限立体边界条件，顶部自由。该边界设定可满足计算需求，但在邻近建筑物荷载、地下水动态变化等方面的模拟精度存在变化，可能影响模拟中位移与应力的实际分布特征。 （4）施工过程模拟。采用分层开挖与阶段支护加载方式模拟真实开挖工序，但由于未引入施工扰动、地下水渗流等多物理场耦合效应，模拟结果在局部阶段可能偏离监测数据。 综上所述，尽管模拟结果整体趋势与现场监测结果基本一致，但应注意模拟中存在的参数不确定性和理想化处理对计算结果的影响。建议后续研究引入参数敏感性分析及反演分析方法，进一步提高模拟预测的可靠性和精度。 3 开挖对邻近隧道的影响 结合该项目施工段有限元开挖分析、地铁专项监测数据对基坑施工对邻近地铁的影响进行分析。地表点的沉降与拱顶点的沉降大小相关。基坑开挖使隧道结构一侧的土体发生了水平、竖向两个方向的卸载，卸载过程使隧道发生向基坑内的水平位移和竖向位隆起变形，其中水平位移是隧道的主要变形。 2015年3月初，随着邻近基坑第二层土方的开挖，拱顶的应力集中向临空面快速释放，引起拱顶产生突变下降，测点S05、S06点变化量达到–3.0 mm，累计沉降量6.3 mm（沉降报警值±3.3 mm），测点x01点变化量增加为–2.8 mm，累计沉降量–6.4 mm，同时也会导致地表点向下变化。沉降报警后现场立即停止土方作业，经地铁方面专家现场分析，此次沉降变化主要是此阶段土方开挖速率过快和出土运输车辆集中导致，论证后采取对此处出土坡道封闭停止车辆出行，加大地铁沉降监测频率，调整出土临时道路（采用20 mm厚钢板对东南侧临时道路进行加固后作为临时出土口）。经现场检测，该位置最终沉降收敛值为–6.3 mm，变化趋于稳定。地表点向下变化趋势与隧道拱顶点变化趋势一致。随着基坑支撑体系的相继受力，基坑变形趋势得到约束，隧道随着基坑支撑体系的形成曲线变化趋于水平。 伴随基坑深度的增加，墙外土体不同埋深处的侧向位移不断增加，基坑底部位移最大值，但各点的变化趋势相同，实际侧向位移变化与有限元阶段分析x向、y向水平位移变形趋势相同，仅数据大小存在差异。基坑顶部土体侧向变形递增，而基坑底部也随之增大，但是变形较小，在同基坑开挖深度土体侧向变形随基坑开挖深度变化逐渐较小，几乎趋于稳定。 结合基坑监测数据，沿基坑方向的水平向及竖向累积变形逐渐增大，在邻近基坑支护结构一侧水平向变形位移大于远离基坑支护结构一侧，且隧道顶部变形位移大于底部位移，为此地铁隧道主要变形表现为竖向位移。开挖过程中，基坑支护结构发生变形，使邻近隧道发生向着基坑方向的水平变形，累积变形呈现顶部大、底部小的趋势。 为此，施工过程中为有效控制支护体系的侧向变形，减少对邻近地铁隧道的变形影响，土方开挖采取分区域分块跳仓式开挖。 邻近地铁隧道的基坑工程，如何有效控制隧道变形是项目管控的重点，施工过程主要有以下几个方面进行控制：首先在开挖过程中加强过程基坑监测，随时掌控基坑支护体系变形；其次，从力的传递途径着手，对土体进行加固，采取有效隔离削弱力的传递。最后，采取合理的施工工艺，减少对土体的影响。为此该项目在设计阶段选择结构刚度大的地下连续墙支护+4道水平支撑结构控制支护结构变形，且加大地下连续墙的入土深度；在地铁隧道与支护之间局部设置土体加固桩加强处理；施工阶段，结合时空效应原理采取分区域分块跳仓式开挖。 4 结论 结合实际工程案例，对应土方开挖5种工况分别对深基坑施工过程支护体系内力、土体及支护体系位移变形、邻近隧道变形等进行分析研究，同时对过程实际检测数据进行分析比对。整体而言，模拟分析结果在变形趋势上与地铁专项监测数据吻合度较高，验证了数值模型在变形预测方面的适用性，但仍需关注局部数值偏差，并通过优化参数与实测数据对比进一步提升预测准确性，具体分析结论如下。 （1）结合基坑监测数据，沿基坑方向的水平向及竖向累积变形逐渐增大，在邻近基坑支护结构一侧水平向变形位移大于远离一侧，且隧道顶部位移变形大于底部，地铁隧道主要变形为竖向位移。 （2）有限元模拟结果与实测监测数据在变形趋势上保持较好的一致性，主要变形特征包括墙体中部位移最大、隧道顶部水平位移显著等，但在数值结果上存在一定差异，反映出模型参数及简化条件对结果精度的影响。 （3）随开挖深度不断增加，地下连续墙最大弯矩发生点也在下移。坑底部位地下连续墙的墙体弯矩有两次反弯点的出现，最大弯矩发生在地下连续墙墙体中间部位。墙体变形由直线形曲线逐渐向反C形变化，最大位移为36.77 mm，支护结构变形的最大位移随之向下移动，在基坑深度为12~14 m（约基坑深度的2/3处）。 （4）开挖过程中基坑支护结构发生变形，导致邻近隧道发生水平向着基坑方向的变形，变形呈现顶部大、底部小的曲线趋势。土方开挖采取分区域分块跳仓式开挖，能有效控制支护体系的侧向变形，减少对邻近地铁隧道的变形影响。 （5）地铁隧道是城市的生命线工程，对其做好相应的保护十分重要。针对邻近地铁隧道旁进行深基坑施工的工程，项目结合特点及实际情况，在设计阶段就应进行精心的支护体系设计策划、在施工前应做好整体施工策划、编制专项土方开挖方案并及时组织相关专家进行论证，采用设计、施工、监测等方法进行过程预测分析，提前进行风险的掌控。
