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【摘要】软土地区，地铁周边后期高强度物业开发将增加地铁结构和运营的风险。通过对地铁结构与物业开发之间进行有限元数值模拟分析，为地铁设计中遇到的类似工程提供参考。
【关键词】软土地区；物业开发；地铁区间；高强度
中图分类号：TU47 文献标识码：A文章编号：
Analysis of influence of surrounding high-strength property development on metro section in soft soil region
Xu Hao 1, Guo Jiao 2
(China railway tunnel survey & design institute co., LTD, Tianjing 300133, China；EDong Institute of Vocation & technology，Huanggang Hubei 438000，China)
Abstract: Latter high-strength property development around metro section will increase the risk of metro structural and metro operation in soft soil region. Numerical simulation of metro structural and property development is conducted by finite element software, offering reference for same structure analysis.
Key words: soft soil region; property development; metro section;high-strength
引言
随着我国城市地铁建设的蓬勃发展，地铁建设超前而周边物业开发滞后会增加地铁结构和运营的安全风险，该风险在软土地区变的更加明显。为此通过有限元模拟数值分析，为地铁设计提供参考依据。本文以宁波地区某地铁区间工程为例，下面进行具体的计算和分析：
一、区间地质及周边环境概况
本工程所处土层主要为淤泥质粉质粘土、粉质粘土和淤泥质粘土。结构范围内土层呈流塑～软塑状，具高压缩性。
根据规划远期建设的要求，区间周边商业用地地块较多，属于城市高强度开发区。
二、区间结构与周边物业开发基坑的相互关系
地铁区间拟采用盾构法和明挖法施工，针对这两种工法进行数值模拟计算分析。
（一）盾构法
考虑隧道拱顶埋深10米，隧道间距14米，隧道外径6200mm，管片厚度350mm。
物业开发退让道路红线10米，物业开发基坑距隧道外侧24.9米。三层地下室深度为14米，采用三道砼支撑，如图1所示。两层地下室深10米，采用两道砼支撑，如图2所示。
图1盾构与三层物业基坑关系图
图2盾构与两层物业基坑关系图
（二）明挖法
方案一：区间采用单层箱型结构，宽10米，高6米，覆土4m，围护结构采用0.6米厚的地连墙。区间分别置于路中（见图3）和路侧（见图4）。
图3单层区间（路中布置）与物业基坑关系图
图4单层区间（路侧布置）与物业基坑关系图
方案二：区间采用双层箱型结构，宽度20米，高13.5米，覆土3m，围护结构采用0.8米厚的地连墙。区间分别置于路中（见图5）和置于路侧（见图6）。
图5双层区间（路中布置）与物业基坑关系图
图6双层区间（路侧布置）与物业基坑关系图
三、地铁区间结构保护标准
参照上海和广州地区的地铁保护标准：地铁明挖结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20mm（包括各种加载和卸载的最终位移量）。地铁隧道绝对沉降量及水平位移量≤10mm。
四、有限元模拟分析
（一）计算软件
研究采用Plaxis软件计算分析。
（二）计算参数的设置
有限元模型参数包括其几何及材料参数。几何参数如隧道埋深、管片厚度、直径等均严格按照工程实际情况选择，对桩长则根据刚度进行延线路方向的折减。
材料参数结合本分析所采用的硬化土模型所需提供的土层参数。
（三）数值计算分析结果
1、三层物业开发对区间盾构隧道的影响
图7盾构隧道水平位移云图（未设隔离桩）
图8盾构隧道竖向位移云图（未设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移33mm、竖向位移34mm；物业基坑测斜53mm、地面沉降为38mm。隧道不满足地铁保护要求。
图9盾构隧道水平位移云图（设隔离桩）
图10盾构隧道竖向位移云图（设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移28mm、竖向位移29mm；物业基坑测斜46mm、地面沉降32mm。隧道不满足地铁保护要求。
2、两层物业开发对区间盾构隧道的影响
图11盾构隧道水平位移云图（未设隔离桩）
图12盾构隧道竖向位移云图（未设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移28mm、竖向位移31mm；物业基坑测斜33mm、地面沉降为34mm。隧道不满足地铁保护要求。
图13盾构隧道水平位移云图（设隔离桩）
图14盾构隧道竖向位移云图（设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移23mm、竖向位移25mm；物业基坑测斜31mm、地面沉降32mm。隧道不满足地铁保护要求。
4.3.3三层物业开发对明挖法单层区间结构的影响
图15单层区间结构水平位移云图（位于路中）
图16单层区间结构水平位移云图（位于路中）
经计算区间最大水平位移8mm、竖向位移8mm；物业基坑测斜45mm、地面沉降为32mm。区间结构满足地铁保护要求。
图17单层区间结构水平位移云图（位于路侧）
图18单层区间结构竖向位移云图（位于路侧）
经计算区间结构最大水平位移11mm、竖向位移13mm；物业基坑测斜36mm、地面沉降21mm。区间结构满足地铁保护要求。
4.3.4三层物业开发对明挖法双层区间结构的影响
图19双层区间结构水平位移云图（位于路中）
图20双层区间结构竖向位移云图（位于路中）
经计算区间结构最大水平位移5mm、竖向位移6mm；物业基坑测斜40mm、地面最大沉降31mm。区间结构满足地铁保护要求。
图21双层区间结构水平位移云图（位于路侧）
图22双层区间结构竖向位移云图（位于路侧）
经计算区间结构最大水平位移8mm、竖向位移9mm；物业基坑测斜33mm、地面最大沉降20mm。区间结构满足地铁保护要求。
五、结论及建议
（一）结论
软土地区周边地块存在高强度物业开发的区间采用明挖法施工是合理和必要的。
根据数值计算分析，明挖法结构比盾构法有更大的抵抗结构不同扰动的能力。
（二）建议
1、在工程施工时，应建立完整的监控量测体系，随时反馈信息，指导施工生产。
2、物业施工时应采取措施减少对地铁结构的影响。
3、物业施工引起地铁变形较大时，建议加强物业基坑的支撑体系，加深围护结构插入深度，加大地基加固范围，提供被动区土压力来控制变形。
4、基坑施工時，严禁超挖，以免出现围护变形过大。
5、基坑开挖时应充分利用“时空效应”，限时开挖，限时支撑。
【参考文献】
[1] 刘国彬,王卫东主编.基坑工程手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 周志强,钟显奇,宋金良,等.广州地区盾构施工风险及控制技术要点[J].隧道建设,2010,30(5):608-611.
[3] 汲广坤.地铁车站深基坑近距离建筑物保护施工技术及措施[J].隧道建设,2011,31(2):120-125.(JI Guangkun.Protection technology for construction of deep foundation pit closes to buildings[J].Tunnel Construction,2011,31(2):120-125.(in Chinese))
[4] 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会,深基坑支护技术指南[J]中国建筑工业出版社,2012
[5] 李俊光,黄鑫,杨小礼.城市隧道下穿电缆隧道时的数值计算分析及变形沉降预测[J].铁路科学与工程学报,2008(1):72-75.
【作者简介】徐浩（1987-），男，河南南阳人，2008年毕业于内蒙古农业大学，本科，助理工程师，现从事轨道交通建筑设计工作。
【关键词】软土地区；物业开发；地铁区间；高强度
中图分类号：TU47 文献标识码：A文章编号：
Analysis of influence of surrounding high-strength property development on metro section in soft soil region
Xu Hao 1, Guo Jiao 2
(China railway tunnel survey & design institute co., LTD, Tianjing 300133, China；EDong Institute of Vocation & technology，Huanggang Hubei 438000，China)
Abstract: Latter high-strength property development around metro section will increase the risk of metro structural and metro operation in soft soil region. Numerical simulation of metro structural and property development is conducted by finite element software, offering reference for same structure analysis.
Key words: soft soil region; property development; metro section;high-strength
引言
随着我国城市地铁建设的蓬勃发展，地铁建设超前而周边物业开发滞后会增加地铁结构和运营的安全风险，该风险在软土地区变的更加明显。为此通过有限元模拟数值分析，为地铁设计提供参考依据。本文以宁波地区某地铁区间工程为例，下面进行具体的计算和分析：
一、区间地质及周边环境概况
本工程所处土层主要为淤泥质粉质粘土、粉质粘土和淤泥质粘土。结构范围内土层呈流塑～软塑状，具高压缩性。
根据规划远期建设的要求，区间周边商业用地地块较多，属于城市高强度开发区。
二、区间结构与周边物业开发基坑的相互关系
地铁区间拟采用盾构法和明挖法施工，针对这两种工法进行数值模拟计算分析。
（一）盾构法
考虑隧道拱顶埋深10米，隧道间距14米，隧道外径6200mm，管片厚度350mm。
物业开发退让道路红线10米，物业开发基坑距隧道外侧24.9米。三层地下室深度为14米，采用三道砼支撑，如图1所示。两层地下室深10米，采用两道砼支撑，如图2所示。
图1盾构与三层物业基坑关系图
图2盾构与两层物业基坑关系图
（二）明挖法
方案一：区间采用单层箱型结构，宽10米，高6米，覆土4m，围护结构采用0.6米厚的地连墙。区间分别置于路中（见图3）和路侧（见图4）。
图3单层区间（路中布置）与物业基坑关系图
图4单层区间（路侧布置）与物业基坑关系图
方案二：区间采用双层箱型结构，宽度20米，高13.5米，覆土3m，围护结构采用0.8米厚的地连墙。区间分别置于路中（见图5）和置于路侧（见图6）。
图5双层区间（路中布置）与物业基坑关系图
图6双层区间（路侧布置）与物业基坑关系图
三、地铁区间结构保护标准
参照上海和广州地区的地铁保护标准：地铁明挖结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20mm（包括各种加载和卸载的最终位移量）。地铁隧道绝对沉降量及水平位移量≤10mm。
四、有限元模拟分析
（一）计算软件
研究采用Plaxis软件计算分析。
（二）计算参数的设置
有限元模型参数包括其几何及材料参数。几何参数如隧道埋深、管片厚度、直径等均严格按照工程实际情况选择，对桩长则根据刚度进行延线路方向的折减。
材料参数结合本分析所采用的硬化土模型所需提供的土层参数。
（三）数值计算分析结果
1、三层物业开发对区间盾构隧道的影响
图7盾构隧道水平位移云图（未设隔离桩）
图8盾构隧道竖向位移云图（未设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移33mm、竖向位移34mm；物业基坑测斜53mm、地面沉降为38mm。隧道不满足地铁保护要求。
图9盾构隧道水平位移云图（设隔离桩）
图10盾构隧道竖向位移云图（设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移28mm、竖向位移29mm；物业基坑测斜46mm、地面沉降32mm。隧道不满足地铁保护要求。
2、两层物业开发对区间盾构隧道的影响
图11盾构隧道水平位移云图（未设隔离桩）
图12盾构隧道竖向位移云图（未设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移28mm、竖向位移31mm；物业基坑测斜33mm、地面沉降为34mm。隧道不满足地铁保护要求。
图13盾构隧道水平位移云图（设隔离桩）
图14盾构隧道竖向位移云图（设隔离桩）
经计算隧道最大水平位移23mm、竖向位移25mm；物业基坑测斜31mm、地面沉降32mm。隧道不满足地铁保护要求。
4.3.3三层物业开发对明挖法单层区间结构的影响
图15单层区间结构水平位移云图（位于路中）
图16单层区间结构水平位移云图（位于路中）
经计算区间最大水平位移8mm、竖向位移8mm；物业基坑测斜45mm、地面沉降为32mm。区间结构满足地铁保护要求。
图17单层区间结构水平位移云图（位于路侧）
图18单层区间结构竖向位移云图（位于路侧）
经计算区间结构最大水平位移11mm、竖向位移13mm；物业基坑测斜36mm、地面沉降21mm。区间结构满足地铁保护要求。
4.3.4三层物业开发对明挖法双层区间结构的影响
图19双层区间结构水平位移云图（位于路中）
图20双层区间结构竖向位移云图（位于路中）
经计算区间结构最大水平位移5mm、竖向位移6mm；物业基坑测斜40mm、地面最大沉降31mm。区间结构满足地铁保护要求。
图21双层区间结构水平位移云图（位于路侧）
图22双层区间结构竖向位移云图（位于路侧）
经计算区间结构最大水平位移8mm、竖向位移9mm；物业基坑测斜33mm、地面最大沉降20mm。区间结构满足地铁保护要求。
五、结论及建议
（一）结论
软土地区周边地块存在高强度物业开发的区间采用明挖法施工是合理和必要的。
根据数值计算分析，明挖法结构比盾构法有更大的抵抗结构不同扰动的能力。
（二）建议
1、在工程施工时，应建立完整的监控量测体系，随时反馈信息，指导施工生产。
2、物业施工时应采取措施减少对地铁结构的影响。
3、物业施工引起地铁变形较大时，建议加强物业基坑的支撑体系，加深围护结构插入深度，加大地基加固范围，提供被动区土压力来控制变形。
4、基坑施工時，严禁超挖，以免出现围护变形过大。
5、基坑开挖时应充分利用“时空效应”，限时开挖，限时支撑。
【参考文献】
[1] 刘国彬,王卫东主编.基坑工程手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 周志强,钟显奇,宋金良,等.广州地区盾构施工风险及控制技术要点[J].隧道建设,2010,30(5):608-611.
[3] 汲广坤.地铁车站深基坑近距离建筑物保护施工技术及措施[J].隧道建设,2011,31(2):120-125.(JI Guangkun.Protection technology for construction of deep foundation pit closes to buildings[J].Tunnel Construction,2011,31(2):120-125.(in Chinese))
[4] 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会,深基坑支护技术指南[J]中国建筑工业出版社,2012
[5] 李俊光,黄鑫,杨小礼.城市隧道下穿电缆隧道时的数值计算分析及变形沉降预测[J].铁路科学与工程学报,2008(1):72-75.
【作者简介】徐浩（1987-），男，河南南阳人，2008年毕业于内蒙古农业大学，本科，助理工程师，现从事轨道交通建筑设计工作。