摘要：隨著大城市交通中的地鐵建設(shè)大規(guī)模建設(shè)，特別對于沿海軟土地區(qū)的地鐵隧道與鄰近建筑物互相影響目前成為研究熱點(diǎn)問題。本文分析了高層建筑樁箱基礎(chǔ)對緊鄰地鐵隧道的影響包括樁基礎(chǔ)施工過程對于隧道的影響，以及在建筑物建造過程中荷載不斷增加使得周圍土體附加應(yīng)力增加而導(dǎo)致隧道產(chǎn)生附加變形。最后提出隧道盾構(gòu)推進(jìn)中需要注意的問題。
　　關(guān)鍵詞：建筑樁基，地鐵隧道，風(fēng)險分析
　　
　　目前隨著國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國沿海大城市地鐵建設(shè)規(guī)模越來越大，但同時房屋高層化與市政管線密集化的矛盾也日益明顯。進(jìn)行高層房屋及其它大型土木工程的施工，必然會對附近己有建筑物及市政管線設(shè)施產(chǎn)生不良的影響，如何在確保工程施工的優(yōu)質(zhì)安全與快速的同時，保護(hù)鄰近建筑物與市政道路、管線等設(shè)施的安全與功能完整，是值得研究方向之一[1,2]。本文研究了建筑樁基對地鐵隧道的影響，提出隧道盾構(gòu)推進(jìn)中需要注意的問題。
　　1樁基基礎(chǔ)概述
　　在興建大型建筑工程時，由于自然地基滿足不了承載力及下沉量的設(shè)計(jì)要求，所以一般都要采用樁基基礎(chǔ)。采用樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)對于周邊環(huán)境的影響主要包括：(1)施工過程中，若采用擠土樁基礎(chǔ)，樁入土排開一定體積的土體，所以必然會擾動附近的土層，改變其應(yīng)力狀態(tài)，并對樁區(qū)四周一定范圍內(nèi)的己有建構(gòu)筑物及市政道路、管線等產(chǎn)生各種負(fù)面效應(yīng)。采用打樁施工時，重錘沖擊引起的震動還會引起周圍土體與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動若采用非擠土樁如鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其施工過程中很可能產(chǎn)生塌孔等現(xiàn)象，地層損失將導(dǎo)致周圍土體應(yīng)力重新分布；（2）在樁基礎(chǔ)施工結(jié)束后，在建筑物不斷增層的過程中，其荷載通過樁基礎(chǔ)不斷的向下傳遞，必將引起周圍市政設(shè)施，地下結(jié)構(gòu)，管線的附加變形。這些效應(yīng)若超過允許范圍，往往使建筑物發(fā)生開裂與傾斜、道路路面損壞、水管爆裂、煤氣外泄、通訊中斷以及邊坡失穩(wěn)等等一系列環(huán)境公害事故。
　　工程建設(shè)活動對周圍環(huán)境的影響問題上海市政部門一直很重視，地鐵一號線開通以后即成立了地鐵監(jiān)護(hù)室，對營運(yùn)的地鐵線及鄰近區(qū)域的工程活動進(jìn)行全面監(jiān)測和監(jiān)督，通過對地鐵一號線的長期觀測發(fā)現(xiàn)，自營運(yùn)以來，沉降普遍較大，在市中心的幾個建筑密集區(qū)沉降更大，這在某種程度上反映了工程活動，如建筑物沉降帶來的影響，對越江隧道也進(jìn)行了類似監(jiān)測。對于高層建筑樁基礎(chǔ)，由于其沉降量一般較小，對樁基沉降對周圍環(huán)境影響的問題未予應(yīng)有重視。實(shí)際上樁基沉降的影響范圍要比淺基礎(chǔ)大，當(dāng)樁基礎(chǔ)周圍有對變形比較敏感的設(shè)施時，這一問題不可忽視。上海地鐵公司根據(jù)上海地層特點(diǎn)、隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造方式并參照國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，制定了如下控制標(biāo)準(zhǔn)：（1）在隧道外側(cè)范圍內(nèi)，不能進(jìn)行任何工程活動；（2）在隧道兩側(cè)30m范圍內(nèi)進(jìn)行工程活動時應(yīng)滿足如：隧道上方新增附加荷載<20kPa；隧道總位移（垂直、水平位移）不超過20mm；隧道附加曲率半徑>15000m；相對曲率<1/2500；由于打樁振動、爆炸產(chǎn)生的震動對隧道引起的峰值速度<2.5cm/s。但是上述標(biāo)準(zhǔn)也僅僅是為在監(jiān)護(hù)工作執(zhí)行過程中有據(jù)可依而指定的一個粗糙的準(zhǔn)則，由于地鐵周邊物業(yè)的基礎(chǔ)形式與結(jié)構(gòu)形式千差萬別，地質(zhì)狀況及與地鐵結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系不盡相同，因此隨著分析手段的不斷發(fā)展，監(jiān)護(hù)工作應(yīng)該逐漸地向著具體問題具體分析的方向發(fā)展。
　　2樁基礎(chǔ)施工對于周圍環(huán)境的影響
　　2.1擠土樁土體破壞模式
　　與非擠土樁比較，擠土樁的施工過程對于周邊環(huán)境的影響更加明顯。打設(shè)擠土樁過程中，一般持續(xù)時間較短，對周圍土體而言基本是一個不排水受擠過程，土體將發(fā)生垂直隆起和水平位移當(dāng)樁周土為飽和軟土?xí)r，將產(chǎn)生相當(dāng)高的孔隙水壓力，土中的有效應(yīng)力大幅度降低沉樁結(jié)束后，孔隙水壓力隨著時間逐漸消散，即所謂再固結(jié)過程，再固結(jié)使土體有效應(yīng)力增長，樁間土面下沉，土體強(qiáng)度恢復(fù)，這時樁側(cè)摩阻力減少甚至有時會出現(xiàn)負(fù)摩阻力，樁尖端阻力卻隨之增長。將粘土中打樁的擠土效應(yīng)分為以下四個方面：樁周土完全重塑或土體結(jié)構(gòu)的部分改變；樁周土的位移及應(yīng)力狀態(tài)的改變；樁周土體中超孔隙水壓力的產(chǎn)生及其消散；土體強(qiáng)度的長期恢復(fù)。
　　2.2擠土效應(yīng)定量分析方法
　　擠土效應(yīng)定量分析方法一般研究方法分為理論研究和數(shù)值分析。樁施工在引起土體擠壓變形的同時，還會造成土體介質(zhì)中孔隙水壓力的積聚與消散。雖然打樁引起的孔隙水壓力上升是短暫的，但由于孔隙水壓力上升必然導(dǎo)致有效應(yīng)力降低，故對土體的破壞是無法忽視的。在群樁擠土效應(yīng)的理論分析方面，目前一般采用將群樁按一定組合進(jìn)行分區(qū)，將每一分區(qū)的樁近似為當(dāng)量單樁，然后按單樁分析群樁的擠土。這種分析方法主要存在以下幾個問題：(1)忽略了樁施工的先后次序?qū)�樁間上及已施工樁的影響；(2)用當(dāng)量單樁的遠(yuǎn)場解代替群樁的近場解，缺乏充分的理論依據(jù)；(3)回避了各分區(qū)內(nèi)的單樁施工次序及施工速度的影響。群樁擠土應(yīng)力、應(yīng)變及位移場的純解析方法進(jìn)展緩慢，從理論推導(dǎo)比較難以實(shí)現(xiàn)。
　　在數(shù)值分析方面，采用有限單元法進(jìn)行計(jì)算，其中有限單元法己廣泛地應(yīng)用于土木工程中。但由于沉樁問題的復(fù)雜性，學(xué)者們對其進(jìn)行有限元模擬時都作了一定的假定。總結(jié)如下，首先是基于圓孔擴(kuò)張理論的有限單元法，沉樁由于在數(shù)倍樁徑范圍內(nèi)的土體變形是大變形，用圓孔擴(kuò)張理論很難給出一個大變形情況下的解析解。因此，有些學(xué)者利用圓孔擴(kuò)張理論并結(jié)合有限元把沉樁模擬為土體逐漸劈裂，然后擴(kuò)張到樁徑的過程。其次，考慮樁土相互作用力貫入的有限單元法，這種方法允許樁土之間的相對滑動，當(dāng)樁土接觸面上有拉應(yīng)力時，容許樁土分離。雖然這種方法能夠考慮樁土界面的相互作用，但該算法花費(fèi)機(jī)時太多，且很難模擬整個沉樁過程。研究者白己也認(rèn)為，這種方法是進(jìn)行理論研究的強(qiáng)有力工具，但不宜應(yīng)用于實(shí)際工程。第三是考慮樁土相互作用及位移貫入的有限單元法，位移貫入法與力貫入法是相對應(yīng)的，它是通過在樁頂施加位移來實(shí)現(xiàn)壓樁過程的，能夠和實(shí)際的壓樁情況較為符合，且所用的計(jì)算時問短。有限元分析方法在一定程度上能夠考慮到土體的本構(gòu)關(guān)系、大變形和樁土的相互作用。但還存在如下問題：符合實(shí)際情況的壓樁過程；整個樁身范圍內(nèi)的位移場；群樁的擠土效應(yīng)分析和計(jì)算機(jī)耗時問題。
　　3樁基礎(chǔ)附加沉降計(jì)算理論
　　長期以來，建筑物樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)主要集中在承載力是否滿足要求，而對樁基沉降的研究較少，這也是由于樁基礎(chǔ)承載的建筑物沉降較小，一般均可滿足要求，然而樁基費(fèi)用高，在許多建筑物中占土建投資的1/3-1/4，于是許多專家學(xué)者提出了疏樁基礎(chǔ)，并提出沉降控制理論，推動了樁基沉降計(jì)算理論的發(fā)展。比較常見的有集中計(jì)算理論方法有等代基礎(chǔ)法，彈性理論法，荷載傳遞法，剪切位移法和有線單元法。
　　4隧道盾構(gòu)推進(jìn)中需要注意的問題
　　（1）根據(jù)地面變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化調(diào)整盾構(gòu)施工所采用的參數(shù)。以使盾構(gòu)在緊鄰古一地塊推進(jìn)中，能隨地質(zhì)、埋深、環(huán)境條件變化而動態(tài)地、合適地確定施工參數(shù)。嚴(yán)格將地面沉降控制在和一范圍內(nèi)。
　　（2）施工過程中，嚴(yán)防盾構(gòu)開挖面的超挖和欠挖，防止前方土體的坍落或擠密現(xiàn)象，降低地基土橫向變形施加于樁基上的橫向力。
　　（3）采用同步注漿，減少盾尾通過后隧道外周形成的空隙，減少隧道周圍土體松動而影響樁基摩阻力。
　　（4）加強(qiáng)監(jiān)測包括對建構(gòu)筑物的變形、沉降的監(jiān)測，一旦發(fā)生較大變形，應(yīng)及時反饋設(shè)計(jì)、施工單位以及時調(diào)整施工參數(shù)。
　　
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]陳德發(fā)，張文磊.緊貼地鐵隧道的建筑深基坑施工技術(shù)措施[J],建筑施工，2007，10
　　[2]張宏,冷伍明,肖武權(quán).高層建筑基礎(chǔ)施工對鄰近隧道影響的監(jiān)測分析[J],鐵道建筑,2008,06