1、硬巖隧道近接高層建築施工的影響分區研究硬巖隧道近接高層建築施工的影響分區研究 仇文革1,2，章慧健1,2 1 西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室，成都，610031 2 西南交通大學土木工程學院，成都，610031 摘摘要要 本文結合青島膠州灣海底隧道接線工程的具體實際，通過改變新建隧道相對高層建 築的位置，進行多工況數值類比計算，再根據安全係數的大小分佈，結合數理統計方法，建 立硬巖隧道近接高層建築施工的強、弱、無影響分區。研究成果可為硬巖地層的城市隧道建 設、施工、設計決策提供理論指導，為控制這類近接工程的安全風險提供理論基礎，也為相 關規範、標準和指南的建立提供理論支撐。 關鍵字：

2、關鍵字：硬巖隧道、近接高層建築、影響分區、應力重分佈、安全係數 study on influence partition of tunnel constructed approaching to high-rise building in hard rock stratum qiu wen-ge 1, 2，zhang hui-jian 1, 2 1 moe key laboratory of transportation tunnel engineering, southwest jiaotong university，chengdu 2 school of civil engineering

3、, southwest jiaotong university，chengdu abstract based on qingdao jiaozhou bay tunnel connection project, several cases with different relative positions of building and tunnel have been numerical calculated. then according to index of safety factor, the influence partition of tunnel constructed app

4、roaching to high-rise building in hard rock stratum has been established by use mathematical method. this influence partition can be used to guide the design and construction of urban tunnel with hard rock stratum, and provide theory foundation of risk control to this kind of engineering, and also p

5、rovide theoretical support for establishment of corresponding standards and guidelines in the future. keywords: tunnels in hard rock stratum, approaching to high-rise building, influence partition, stress redistribution, factor of safety 1 1 引引言言 隨著城市化進程的加快，城市空間擁擠 問題已成為當前社會可持續發展的一個瓶頸。 對城市空間資源的開發正處於一

6、個高速發展 時期：一方面地面建築向高層發展，另一方 面則利用地下空間。因此，地下空間開發力 度也在不斷加大，尤其以地下鐵道、市政道 路隧道等城市隧道最為突出。然而，從城市 建設格局來講，往往是地面建設發展到相當 規模後，才開始開發利用地下空間，這就造 成了地下開發滯後於地面的局面。在許多城 市，特別是大城市，往往是當地面已高樓林 立，道路縱橫，繁華似錦後，才開始需要修 建地下鐵道、道路下穿隧道。這時，由於地 下空間緊迫，城市隧道選線受到諸多因素的 影響，有時不可避免地要在建築物旁邊甚至 下方緊鄰穿過。 2 2 隧隧道道近近接接建建築築物物的的一一般般力力學學問問題題 地下工程近接施工的類型千變

7、萬化，錯 綜複雜，如何研究和解決這類問題？經過分 析研究，認為近接施工最主要的問題是新建 工程將會對既有工程原來的穩定性產生影響。 這種影響最本質的原因是由於新建工程的施 工引起圍巖應力狀態再次重分佈，從而導致 一系列的力學行為變化1。因此，研究近 接施工的影響必須從其力學行為的變化規律 入手，搞清其力學機理，並建立相應的力學 模型進行相關的分析。 2. .1 建築物荷載作用下的地基附加應力 將建築物荷載簡化為均布條形荷載。根 據土力學2可知，在均布條形荷載作用下， 把地基中具有相同荷載壓力的點連接起來， 將形成燈泡形的等壓線，如圖1所示。從圖 可以看出：距離荷載作用越遠，地基附加應 力越小。

8、每條壓力線都有相應的應力係數， 當到達6倍基坑寬度的深度時，地基附加應 力約為地表條形荷載的10%，可認為已經接 近初始應力狀態。 因此，由建築物荷載引起的地基附加應 力分佈範圍是局部的，在遠離建築物基礎區 域將恢復為初始應力狀態。 圖圖1 1 均布荷載下地基附加應力的等值線均布荷載下地基附加應力的等值線 fig.1 contour of additional stress in ground when pressure applied upon surface 2.2 單一隧道開挖後的應力重分佈 對於半無限體中的孔洞問題的解析解 (靜水應力場的條件下)3可知，洞室開挖 後根據圍巖應力和圍巖強

9、度的關係可分為彈 性二次應力場和開挖後形成塑性區的二次應 力場，如圖2所示。從圖可以看出，兩種應 力場在遠離洞室一定距離後都將進入原巖應 力區，也即未擾動區。 3 3 現現有有規規範範關關於於 “隧隧道道近近接接既既有有建建 築築物物施施工工”的的局局限限性性 日本1997年公佈了既有鐵路隧道近接 施工指南，該指南對既有鐵路隧道近接施 工類問題作了較全面、系統的闡述。近接度 一般劃分為三個範圍：無條件範圍、要注意 範圍、限制範圍(要對策範圍)。在建築物基 礎附近修築地下結構時，既有規範對其接近 度的劃分如圖4所示4。 圖中區域(要對策範圍)，沿深度方向 無限延伸，並未設界。我們認為這對於像青

10、島這樣的硬巖是過於保守的。在建築物基礎 底下一定深度後，地基附加應力的影響減弱， 同時硬巖自承力較高，修建隧道可以不考慮 建築物影響。此外，上述分區僅與單個指標 (新建隧道尺寸b2)掛鉤，而未考慮建築物基 礎寬度b1的影響，也是有局限性的。 -無條件範圍無條件範圍 -注意範圍注意範圍 -限制範圍限制範圍 圖圖4 4 隧道近接既有建築物接近度劃分隧道近接既有建築物接近度劃分 fig.4 degree of closeness partition in case of tunnel excavated near existing building foundation 4 4 硬硬巖巖隧隧道道近近

11、接接高高層層建建築築施施工工影影響響 分分區區研研究究 以下結合青島膠州灣海底隧道接線工程 的具體實際，通過數值模擬手段，對硬巖隧 道近接高層建築施工影響分區展開研究。 4.1 近接影響程度分區標準 近接施工的影響不僅存在著局域性，而 且在局部的範圍內應力重分佈是有梯度變化 的，這也表明影響程度是不同的，因此提出 近接施工影響分區及標準，如表1所示。 根據計算分析結果，結合數據的曲綫擬 合，得出弱、無影響分界線： (1) 表表1 1 隧隧道道近近接接程程度度分分區區標標準準 table 1 influence partition standard 分區特徵對策 a強影 響區 新建隧道對既 有結

12、構物有影 響，且影響較 強，通常會產 生危害。 必須從設計及施工方法上採取 措施並根據既有結構物的強度、 變形量等來研究影響程度，而 後採取相應措施。同時對既有 結構物和新建結構物進行量測 管理。 b弱影 響區 新建隧道對既 有結構物有影 響，但影響較 弱，通常不會 產生危害，但 需注意。 一般以採用合適的設計及施工 方法為對策，並根據既有結構 物的強度、變形量等來推定容 許值，再決定是否採取其他措 施。為施工安全，要對既有結 構物和新建結構物進行量測管 理 c無影 響區 一般不需要考 慮新建工程對 既有結構物的 影響。 一般不需要採取措施 5 5 結結束束語語 一方面，本文通過數值模擬計算得

13、出的 硬巖隧道近接既有高層建築施工影響分區可 為研究硬巖隧道鄰近建築物施工提供理論支 撐，為確定該類工程施工安全風險的初始風 險等級提供理論依據，具有重要的工程實際 意義和理論研究意義。研究成果在青島膠州 灣海底隧道接線工程中得以應用，取得了較 好的效果，保證了施工的安全順利推進。 另一方面，由於本次計算暫未考慮人工 干預(隧道支護強弱、對策措施等)的影響， 僅是按毛洞開挖的最不利工況考慮，以期達 到拋磚引玉的作用，為同行研究提供一種思 路。 另由於影響分區的安全係數閾值暫無嚴 格論證，更多是靠經驗，有待下一階段開展 室內模型試驗進行臨界狀態驗證。 參考文獻參考文獻 1.仇文革(2003)，地

14、下工程近接施工力學原理及 對策的研究，博士論文，西南交通大學，成都。 2.張克恭、劉松玉(2010)，土力學，中國建築工業 出版社，北京。 3.關寶樹(2003)，隧道工程設計要點集，人民交通 出版社，北京。 4.關寶樹(2003)，隧道工程施工要點集，人民交通 出版社，北京。 5.張永興、王桂林、胡居義(2005)，巖石洞室地基 穩定性分析方法與實踐，科學出版社，北京。 6.鄭穎人、趙尚毅、宋雅坤(2005)，有限元強度 折減法研究進展，後勤工程學院學報，第3期， 第1-6頁。 7.王永甫(2010)，有限元強度折減法在隧洞穩定 分析中的應用，博士論文，重慶交通大學，重 慶。 8.賈蓬、唐春

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16、不健康， 可能分散精力、浪費時間、情緒波動、成績 下降。因此，大學生的戀愛觀必須樹立在健 康之上，并且樹立正確的戀愛觀是十分有必 要的。因此我從下面幾方面談談自己的對大 學愛情觀。 2 2、什么是健康的愛情：、什么是健康的愛情： 1) 尊重對方，不顯示對愛情的占有欲，不 把愛情放第一位，不癡情過分； 2) 理解對方，互相關心，互相支持，互相 鼓勵，并以對方的幸福為自己的滿足; 3) 是彼此獨立的前提下結合； 3 3、什么是不健康的愛情：、什么是不健康的愛情： 1)盲目的約會，忽視了學業; 2)過于癡情，一味地要求對方表露愛的 情懷，這種愛情常有病態的夸張; 3)缺乏體貼憐愛之心，只表現自己強烈

17、 的占有欲; 4)偏重于外表的追求; 4 4、大學生處理兩人的在愛情觀需、大學生處理兩人的在愛情觀需 要三思：要三思： 1. 不影響學習： 大學戀愛可以說是一種必要的經歷，學習是 大學的基本和主要任務，這兩者之間有錯綜 復雜的關系，有的學生因為愛情，過分的忽 視了學習，把感情放在第一位；學習的時候 就認真的去學，不要去想愛情中的事，談戀 愛的時候用心去談，也可以交流下學習，互 相鼓勵，共同進步。 2. 有足夠的精力： 大學生活，說忙也會很忙，但說輕松也是相 對會輕松的！大學生戀愛必須合理安排自身 的精力，忙于學習的同時不能因為感情的事 情分心，不能在學習期間，放棄學習而去談 感情，把握合理的精

18、力，分配好學習和感情。 3、有合理的時間； 大學時間可以分為學習和生活時間，合理把 握好學習時間和生活時間的“度”很重要； 學習的時候，不能分配學習時間去安排兩人 的在一起的事情，應該以學習為第一；生活 時間，兩人可以相互談談戀愛，用心去談， 也可以交流下學習，互相鼓勵，共同進步。 5 5、大學生對愛情需要認識與理解，、大學生對愛情需要認識與理解， 主要涉及到以下幾個方面：主要涉及到以下幾個方面： （1）明明確確學學生生的的主主要要任任務務 “放棄時間的人，時間也會放棄他 。”大學時代是吸納知識、增長才干的 時期。作為當代大學生，要認識到現在 的任務是學習 學習做人、學習知 識、學習為人民服務

19、的本領。在校大學 生要集中精力，投入到學習和社會實踐 中，而不是因把過多的精力、時間用于 談情說愛浪費寶貴的青春年華。因此， 明確自己的目標，規劃自己的學習道路 ，合理分配好學習和戀愛的地位。 （2） 樹樹林林正正確確的的戀戀愛愛觀觀 提倡志同道合、有默契、相互喜歡 的愛情：在戀人的選擇上最重要的條件 應該是志同道合，思想品德、事業理想 和生活情趣等大體一致。 擺正愛情與學習、事業的關系：大 學生應該把學習、事業放在首位，擺正 愛情與學習、事業的關系，不能把寶貴 的大學時間，鍛煉自身的時間都用于談 情說有愛而放松了學習。 相互理解、相互信任，是一份責 任和奉獻。愛情是奉獻而不時索取，是 擁有而不是占有。身邊的人與事時刻為 我們敲響警鐘，不再讓悲劇重演。生命 只有一次，不會重來，大學生一定要樹 立正確的愛情觀。 （3） 發發展展健健康康的的戀戀愛愛行行為為 在當今大學校園，情侶成雙入對 已司空見慣。抑制大學生戀愛是不實際 的，大學生一定要發展健康的戀愛行為 。與戀人多談談學習與工作，把戀愛行 為限制在社會規范內，不致越軌，要使 愛情沿著健康的道路發展。正如馬克思 所說： “在我看來，真正的愛情是表現 在戀人對他的偶像采取含蓄、謙恭甚至 羞澀的態度，而絕不是表現在隨意流露 熱情和過早的