郑州环线盾构施工关键技术成果

对隧道下穿既有建筑进行变形分析研究时，务必将建筑、隧道、土体三者间相互作用进行综合考虑，忽略建筑物荷载将低估施工引起的地层变形，极大地增加工程风险。盾构掘进施工时要穿过既有建筑物下方土层，引起周围土体不同程度的沉降或隆起，进而不同程度地影响着既有建筑物的安全使用性能等，而上部建筑物的存在会对下方土层产生附加应力，改变土体的受力特性，将增大盾构开挖造成的地面沉降以及管片的受力情况。因此，盾构下穿既有建筑是一个隧道施工和既有建筑相互作用与影响的持续过程。施工不当将引起建筑物的使用性能受损，而既有建筑的存在限制盾构施工措施的采用，增加施工难度和施工成本，同时增大了施工的风险性，延长施工周期。

1.建筑物自重的影响

地面建筑物的附加荷载会引起盾构施工荷载的变化，使盾构推进时工作面压力增加，加大土体变形控制难度。而地下构筑物会使盾构工作面前方土压力突变，必要时需提前采取措施对构筑物进行加固，以保持地基稳定性。同时，由于土层性质差异，在盾构推进时形成的相互作用力也不一样，因此在施工过程中要不断调节盾构压力，适应荷载波动。同时，保证合理的开挖速度与出土量，控制地面及建筑物沉降。

2.相对位置的影响

盾构施工引起的地层变形主要分布在一个符合规律的范围之内，根据横断面沉降图可以看出，当建筑物和隧道的相对位置不同时，既有建筑物所受到的力的形式也有所不同。建筑物位于沉降槽不同位置的破坏形式如图4.2.1 所示。

图4.2.1　不同位置的建筑物破坏形式

建筑物位于A点时，上部受压而下部受拉；建筑物位于B 点时，与位于A 点恰好相反；当建筑物距离隧道中线较远，如C点时，建筑物表现为倾斜状态，且距离轴线越远，所受影响越小。(www.xing528.com)

当隧道轴线距离既有建筑物中线不足两倍隧道半径时，隧道开挖施工对建筑物造成的影响较大，尤其距离1.5 倍隧道直径时更为明显，此时易产生开裂，需特别注意甚至采取加固措施。

3.建筑物本身刚度的影响

地层的变形直接引起地上建筑的变形，而建筑物与隧道的相对位置直接影响既有建筑的整体受力形态，而建筑物本身的受力性能是否能够抵御地层变形带来的相应外力，也在极大程度上取决于建筑物本身的刚度。刚度越大，则变形越小。

4.建筑物基础形式的影响

同样的地层变形对于不同形式的基础影响不同，如筏板基础、箱型基础等整体性较好，刚度较大，独立基础与条形基础则不同，因此同样的地层变形，筏板基础和箱型基础的建筑物抗变形能力优于独立基础和条形基础的建筑物。

5.隧道埋深的影响

开挖造成周围的土体变形，然后经过力的传递，将变形传至地面，当此距离足够大时，随着力的消散，变形也随之递减，因此隧道开挖引起的地层变形应局限在一定的范围内，且随着距离的增加而递减。但沉降槽的宽度系数随埋深的增加而增加，隧道较深时沉降槽浅而宽，曲率较小而范围较大，隧道较浅时沉降槽深而窄，曲率大而范围小。