铁道建筑ＲailwayEngineering2013年第11期:1003-1995(2013)11-0063-04邻近深基坑地铁隧道二衬开裂原因分析冯龙飞1，杨小平1，2，刘庭金1，2摘要:广州市某深基坑施工过程中，邻近的地铁隧道二次衬砌靠近基坑一侧开裂。通过理论分析得到导致隧道二衬产生裂缝的最小初始弯矩，并应用MIDAS-GTS建立基坑和地铁隧道三维有限元模型分析二衬开裂的影响因素。研究结果表明:基坑施工时，混凝土运输车和泵车导致隧道侧上方严重超载、施工机械的振动、隧道覆土地下水位的下降、隧道侧方缷载是隧道开裂的原因，据此提出基坑施工控制措施关键词:运营地铁隧道衬砌裂缝基坑施工原因探讨控制措施:U456．3+3文献标识码:ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2013．11．201工程概况广州市某基坑施工过程中，邻近深基坑的地铁区间隧道二衬结构出现两条较长的裂缝，均在隧道横断面对应的11点钟方向，且长度均是沿隧道纵向发展，见图1。裂缝存在位置:一条位于政法K17+660—政法K17+668，对应基坑的JK-2区段;另一条位于政法K17+700—政法K17+704，对应基坑北侧的JK-1区段。由地铁监测数据可知，隧道断面最大累计变化量为3.21mm，其中裂缝附近最大侧移累计变化量为1.78mm，方向均向东。隧道二衬裂缝宽度的监测图2基坑支护结构与地铁一号线平面位置基坑支护形式主要为放坡加土钉、双排桩、角撑和排桩加锚索，这里重点介绍基坑东侧隧道二衬开裂段对应的支护结构形式。由图3可见，JK-1区段采用1200@1400钻孔桩+3道角撑支护;JK-2区段采用1200@1400双排旋挖桩支护，前后排桩采用1000mm厚的压顶板连接。JK-3区段支护结构与JK-2区段基本相同。北侧JK-1区段开挖深度为12.6m，JK-2区段为塔楼区，开挖深度为10.2m，JK-3区段为裙楼区，开挖深度为8.4m。东侧紧邻的地铁区间隧道结构埋深较浅，约为2.5～6.0m，基坑围护结构外排桩外侧壁距离左线隧道结构外壁5.8～13.6m，其中邻近JK-1，JK-2区段区间隧道结构形式为分离式浅埋暗挖马蹄形，采图1隧道二衬结构裂缝基坑周长约767m，开挖面积约29393m2，整体开挖深度为8.4～14.7m，拟设两层地下室，局部为三层，与北侧基坑的最小水平净距约为35.0m。基坑支护结构与地铁一号线的平面位置关系见图2。收稿日期:2013-02-26;修回日期:2013-08-24作者简介:冯龙飞(1988—)，男，河南焦作人，硕士研究生。图3基坑剖面(高程单位:m;其余单位:mm)图4二衬结构受力分析铁道建筑November，201364由于素混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，因此破坏始自混凝土达到抗拉强度极限而开裂，属脆性破坏，破坏时远未达到混凝土的抗压强度。混凝土极限抗拉强度σtmax=M/Wz，其中Wz为材bh2料的抗弯截面模量，Wz=，b为截面宽，h为截面高。6隧道二衬采用C25混凝土，σtmax=1.78MPa，计算可得M=26.7kN·m，此即为隧道二衬结构开始产生裂缝的初始弯矩值。3隧道二衬结构开裂原因探讨3.1地面超载对隧道衬砌结构的影响分析由于地铁一号线区间隧道结构上方的空地靠近基坑施工场地的一个出入口，施工中存在超载的条件，且发现存在混凝土搅拌运输车、混凝土泵车以及出土车出现在该空地。因此，须分析地面超载对下方地铁隧道二衬结构的影响。基坑JK-1区段及区间隧道有限元模型如图5所示。为厚300mm的C20喷射混凝土、纵向间距为0.6m的格栅钢架，且设置了长为3.5m、直径为22mm的砂浆锚杆;二衬为厚度300mm的C25模筑混凝土未配筋。隧道结构的侧向地层主要为可塑和硬塑粉质黏土层，而底部基本位于全风化泥质砂岩层。2隧道二衬结构极限弯矩分析隧道衬砌结构的开裂主要分为两类:温度变化和干燥收缩的开裂;因荷载变化异常而引起的开裂。鉴于地铁一号线区间隧道邻近项目深基坑，因此荷载变化异常引起的开裂将占主导地位，本文主要在此基础上对二衬结构开裂原因进行探讨。沿隧道纵向取单位长度的二衬截面，类比梁的受力特点进行受力分析，如图4所示。图5有限元模型土体的本构关系采用M-C模型，场地地层主要物理力学参数如表1所示。计算时选择初期支护、二次衬砌共同受力结构体系模型，即全部水压作用在二次衬砌上，其余荷载均作用在初期支护上。考虑到初期支护结构材料的耐腐蚀性差，计算时需要对其刚度进行折减，一般按50%折...