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摘 要：针对基坑开挖对下方既有盾构隧道的影响，将不同研究方向与已有研究成果相结合，同时附上ABAQUS有限元模型位移云图，对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的参数取值范围提出了个人的见解并对隧道隆起形式结合基坑坑底隆起形式进行了解释。
关键词：隧道隆起；坑底变形；位移云图
随着地铁在我国大规模的建设，邻近下方既有地铁隧道的基坑开挖工程日益增多。基坑开挖卸载及降水措施，会使下方盾构隧道产生竖向和水平向位移，同时横截面产生收敛变形，而地铁对隧道的变形要求极其严格。因此，研究基坑开挖对下方既有隧道的影响非常重要。
目前关于基坑开挖对既有隧道影响的研究有很多，姚爱军[1]等应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法，研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律；魏纲[2]等结合国内多个工程案例的实测数据，提出了预测隧道最大隆起值的经验公式，并得出隧道隆起范围为开挖范围的 2.2 倍，；黄宏伟[3]等根据实际工程案例与有限元软件相结合，提出隧道变形的速率随着基坑开挖深度的增加逐渐增加，隧道纵向约6 倍基坑宽度产生较大隆起；宋晓凤[4]等提出可以 2h 为界限将基坑施工邻域分为强影响区和弱影响区；左殿军[5]等提出地表沉降、隧道衬砌位移随基坑开挖深度加深逐渐变大，在内支撑间距离较大时，沉降与位移增加速率较大。作者结合自己的研究方向，对现有研究提出一些自己的看法。
1.对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的理解
式中，Lmax為隧道最大隆起值；B为基坑开挖暴露的隧道长度；a为卸载率，该值越大，表明土体应力卸载越彻底；h为基坑开挖深度；H为隧道顶部覆土厚度；S为基坑开挖面与隧道的最小净距离。
式中并未对卸载率a的值取值范围做出规定，若将其用于预测基坑开挖宽度很大（即B很大），而开挖深度很小且基坑开挖面与隧道的最小净距离S 很大（即a很小）的隧道竖向最大位移时，结果将不适用。作者认为应对a的做出取值范围，姚爱军[1]的实验证明当S大于3 基坑深度时，上方基坑卸荷-加载对盾构隧道影响逐步趋于轻微，同时在基坑开挖方面，普遍认为基坑开挖对坑下土体的影响范围大约为3～5倍开挖深度，作者根据实际工程案例做出的有限元模型同样符合这个看法，故可将a的取值范围定为1/4～1。
2.对隧道隆起范围与基坑开挖范围关系的理解
魏纲[2]得出隧道隆起范围为开挖范围的 2.2 倍，黄宏伟[3]等认为隧道纵向约6 倍基坑宽度产生较大隆起，且二者对隧道隆起状态的描述并不相同，分别如图1和图2：
由图1可以看出隧道最大竖向位移值发生在开挖范围的边界，由图2可以看出隧道最大竖向位移值发生在开挖范围的中部，对于这两种不同现象的解释，可以从基坑开挖导致坑底隆起和隧道隆起的机理来解释。
基坑在开挖过程中，作业面上因土体的挖除而卸载，由此引起坑底土体产生以向上为主的位移，围护墙体在两侧土压力差作用下产生朝向坑内的水平向位移和土体的跟进变形。可以认为，由基坑开挖引起的周围地层移动主要来自坑底土体隆起和围护墙体的位移。坑底隆起变形是坑底土体原有应力状态因竖向卸荷而改变的结果。开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后立即发生竖直向弹性隆起，当围护墙底为清孔良好的原状土或注浆加固土时，围护墙在土体作用下也被抬高。坑底隆起的特征是两侧小、中间大，坑底中部隆起最高。这类隆起在开挖结束后很快停止，且基本不会引起围护墙外侧 图3 基坑隆起示意图（文献6）土体向坑内移动。随着开挖深度的增加，基坑内外压力差增加，到达一定深度后，围护墙外侧土体在自重和地表超载的作用下从底部向基坑内方向移动，使坑底产生向上的塑性隆起，其特点是两边大、中间小，如图 3 所示。同时作者根据提取近期所做模型的位移云图，也印证了这两种坑底隆起的情况，分别如图4和图5所示：
隧道隆起的机理是当基坑开挖后，坑底土体应力释放，产生坑底隆起。隧道上部受力减小，导致隧道受到向上的附加力，产生竖向隆起
由上述可知，隧道隆起的形式与基坑坑底隆起形式密切相关，应根据实际工况具体分析。
3.结论
（1）对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的参数取值范围提出了个人的见解；
（2）对隧道隆起形式结合基坑坑底隆起形式进行了解释。
参考文献
[1]姚爱军，张剑涛，郭海峰，郭彦非.地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究[J/OL].岩土力学，2018（07）：1-10.
[2]魏纲.基坑开挖对下方既有盾构隧道影响的实测与分析[J].岩土力学，2013，34（05）：1421-1428.
[3]黄宏伟，黄栩，Schweiger F.Helmut.基坑开挖对下卧运营盾构隧道影响的数值模拟研究[J].土木工程学报，2012，45（03）：182-189.
[4]宋晓凤，姚爱军，张剑涛，闫旭丽，郭彦非.深基坑开挖对邻近既有地铁隧道及轨道结构的影响研究[J].施工技术，2018，47（05）：122-127.
作者简介
张凯（1993—），男，汉族，河南省商丘市人，硕士，河南大学，研究方向：岩土工程。
（作者单位：1.河南大学土木建筑学院；
2.大连海洋大学海洋与土木工程学院）
关键词：隧道隆起；坑底变形；位移云图
随着地铁在我国大规模的建设，邻近下方既有地铁隧道的基坑开挖工程日益增多。基坑开挖卸载及降水措施，会使下方盾构隧道产生竖向和水平向位移，同时横截面产生收敛变形，而地铁对隧道的变形要求极其严格。因此，研究基坑开挖对下方既有隧道的影响非常重要。
目前关于基坑开挖对既有隧道影响的研究有很多，姚爱军[1]等应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法，研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律；魏纲[2]等结合国内多个工程案例的实测数据，提出了预测隧道最大隆起值的经验公式，并得出隧道隆起范围为开挖范围的 2.2 倍，；黄宏伟[3]等根据实际工程案例与有限元软件相结合，提出隧道变形的速率随着基坑开挖深度的增加逐渐增加，隧道纵向约6 倍基坑宽度产生较大隆起；宋晓凤[4]等提出可以 2h 为界限将基坑施工邻域分为强影响区和弱影响区；左殿军[5]等提出地表沉降、隧道衬砌位移随基坑开挖深度加深逐渐变大，在内支撑间距离较大时，沉降与位移增加速率较大。作者结合自己的研究方向，对现有研究提出一些自己的看法。
1.对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的理解
式中，Lmax為隧道最大隆起值；B为基坑开挖暴露的隧道长度；a为卸载率，该值越大，表明土体应力卸载越彻底；h为基坑开挖深度；H为隧道顶部覆土厚度；S为基坑开挖面与隧道的最小净距离。
式中并未对卸载率a的值取值范围做出规定，若将其用于预测基坑开挖宽度很大（即B很大），而开挖深度很小且基坑开挖面与隧道的最小净距离S 很大（即a很小）的隧道竖向最大位移时，结果将不适用。作者认为应对a的做出取值范围，姚爱军[1]的实验证明当S大于3 基坑深度时，上方基坑卸荷-加载对盾构隧道影响逐步趋于轻微，同时在基坑开挖方面，普遍认为基坑开挖对坑下土体的影响范围大约为3～5倍开挖深度，作者根据实际工程案例做出的有限元模型同样符合这个看法，故可将a的取值范围定为1/4～1。
2.对隧道隆起范围与基坑开挖范围关系的理解
魏纲[2]得出隧道隆起范围为开挖范围的 2.2 倍，黄宏伟[3]等认为隧道纵向约6 倍基坑宽度产生较大隆起，且二者对隧道隆起状态的描述并不相同，分别如图1和图2：
由图1可以看出隧道最大竖向位移值发生在开挖范围的边界，由图2可以看出隧道最大竖向位移值发生在开挖范围的中部，对于这两种不同现象的解释，可以从基坑开挖导致坑底隆起和隧道隆起的机理来解释。
基坑在开挖过程中，作业面上因土体的挖除而卸载，由此引起坑底土体产生以向上为主的位移，围护墙体在两侧土压力差作用下产生朝向坑内的水平向位移和土体的跟进变形。可以认为，由基坑开挖引起的周围地层移动主要来自坑底土体隆起和围护墙体的位移。坑底隆起变形是坑底土体原有应力状态因竖向卸荷而改变的结果。开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后立即发生竖直向弹性隆起，当围护墙底为清孔良好的原状土或注浆加固土时，围护墙在土体作用下也被抬高。坑底隆起的特征是两侧小、中间大，坑底中部隆起最高。这类隆起在开挖结束后很快停止，且基本不会引起围护墙外侧 图3 基坑隆起示意图（文献6）土体向坑内移动。随着开挖深度的增加，基坑内外压力差增加，到达一定深度后，围护墙外侧土体在自重和地表超载的作用下从底部向基坑内方向移动，使坑底产生向上的塑性隆起，其特点是两边大、中间小，如图 3 所示。同时作者根据提取近期所做模型的位移云图，也印证了这两种坑底隆起的情况，分别如图4和图5所示：
隧道隆起的机理是当基坑开挖后，坑底土体应力释放，产生坑底隆起。隧道上部受力减小，导致隧道受到向上的附加力，产生竖向隆起
由上述可知，隧道隆起的形式与基坑坑底隆起形式密切相关，应根据实际工况具体分析。
3.结论
（1）对既有预测隧道竖向最大位移的经验公式的参数取值范围提出了个人的见解；
（2）对隧道隆起形式结合基坑坑底隆起形式进行了解释。
参考文献
[1]姚爱军，张剑涛，郭海峰，郭彦非.地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究[J/OL].岩土力学，2018（07）：1-10.
[2]魏纲.基坑开挖对下方既有盾构隧道影响的实测与分析[J].岩土力学，2013，34（05）：1421-1428.
[3]黄宏伟，黄栩，Schweiger F.Helmut.基坑开挖对下卧运营盾构隧道影响的数值模拟研究[J].土木工程学报，2012，45（03）：182-189.
[4]宋晓凤，姚爱军，张剑涛，闫旭丽，郭彦非.深基坑开挖对邻近既有地铁隧道及轨道结构的影响研究[J].施工技术，2018，47（05）：122-127.
作者简介
张凯（1993—），男，汉族，河南省商丘市人，硕士，河南大学，研究方向：岩土工程。
（作者单位：1.河南大学土木建筑学院；
2.大连海洋大学海洋与土木工程学院）