隧道工程施工地表變形研究論文

隧道在施工過程中，將不可避免地會產生地表變形，當地表變形達到一定程度時，則會對地表既有建築物產生一定程度的損害。因此，爲了研究和掌握東海隧道施工引起的地表變形是否會對地表既有建築物發生損害或發生損害程度，應對施工地表變形對既有建築物安全性的影響進行科學分析和評價。本文以東海隧道爲例，從建築物沉降、傾斜、結構應力三個方面探討隧道工程施工地表變形對既有建築物影響。

1工程概況

東海隧道工程屬典型的城市隧道工程，線路起點位於雲山村北側，下穿國公爺山，從黎明大學北側操場、寶珊花園下穿過，透過寶秀小區，終點止於既有東海大街。項目全長約4.2km，其中隧道全長約2.2km，設計採用雙洞方案，按雙向四車道城市I級主幹道標準進行建設，設計行車速度爲60km/h。東海隧道作爲一個典型的城市隧道工程，應具有城市隧道工程修建的共性要求，即與山嶺隧道相比，城市隧道修建更要注重對周圍環境的影響問題，也就是說周圍環境將會對城市隧道修建起到一定程度的制約作用。

2既有建築物影響對工程施工影響分析

在東海隧道工程修建過程中，主要存在着如下工程難點問題:隧道沿線地表既有建築物分佈密集，對施工引起的爆破振動、地表沉降等控制要求高，施工難度大。東海隧道沿線地表既有建築物主要包括寶珊花園別墅區、寶秀小區、廠房及辦公樓等，據現場實地調查統計結果可知，處於隧道施工影響範圍內的主要既有建築物數量多達29座，既有建築物距隧道距離最小在10m以內，因此，隧道施工所引起的爆破振動、地表沉降等必將會對建築物結構安全及其建築物內人員的正常生活造成一定程度的影響，爲確保建築物結構安全，儘量減少對建築物內人員正常生活的干擾，施工中必須對爆破振動、地表沉降等進行嚴格控制，從而增加了施工難度。

3建築物結構安全地表變形控制指標

建立建築物結構安全地表變形控制基準，其前提必須建立合適的地表變形控制指標。實際上，隧道施工引起的地表沉降和變形對建築物的影響因素有很多。除地層特徵以外，建築物遭受損害的程度與建築物的基礎與結構型式、建築物所處的`位置，以及地表的變形性質和大小有關，若全部將其作爲地表變形控制指標，現場操作十分不便，研究也不易實現。因此，研究中重點以地表變形中對建築物損害程度最大的因素作爲其變形控制指標。隧道開挖施工引起的對於地表以及建築設施的損害可以分爲直接開挖損害和間接開挖損害兩種情況。位於主要影響範圍內的對象(建築物、管線、道路等)所受的損害稱爲直接開挖損害;但是在個別情況下，在主要影響範圍以外比較遠的地方，也可發現開挖影響的存在，這種影響也與隧道開挖施工有關，稱爲間接開挖損害，如開挖引起的大範圍的地下水的變化對環境的影響等。因此，本文主要選用地表沉降損害、地表傾斜損害、結構應力三個控制指標。

4施工地表變形對既有建築物結構安全影響數值模擬分析

爲了進一步瞭解和掌握東海隧道整個施工過程引起的地表變形對既有建築物結構安全性影響，採用數值模擬方法進行了細緻研究和分析。計算過程中，以靜力分析爲主，未考慮爆破開挖的動力效應影響。

4.1建築物沉降及傾斜計算結果及分析

爲了掌握整個施工過程地表建築物沉降及傾斜情況，計算中共選取了10個階段工況進行詳細說明。東海隧道施工引起的最大建築物沉降值約爲0.377mm，最大建築物傾斜率約爲0.0054×10－3，由東海隧道建築物結構安全變形控制標準可知，上述數值均遠小於相應控制標準值，說明施工地表變形不會對建築物結構產生破壞，建築物結構是安全的。

4.2建築物結構應力計算結果及分析

爲了掌握整個施工過程地表建築物結構應力變化情況，計算中還對各施工階段建築物結構內力結果進行了分析和評價，將各計算工況結果進行彙總。

5小結

綜上，本文以東海隧道爲例，透過理論分析、數值模擬、現場實測等綜合研究手段，確定了隧道地表建築物結構安全控制標準，並給出了相應的建築物結構安全控制措施，其成果可直接用於指導施工作業，有效地確保隧道地表建築物結構安全，避免了工程經濟賠償糾紛現象發生。當然，由於能力有限，一些問題需要在以後的工作中深入完善。