摘要 ：外部基坑上跨盾構(gòu)隧道施工不可避免引起隧道結(jié)構(gòu)變形，為確保盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定，需對(duì)其采取針對(duì)性的加固措施。以徐州彭祖大道快速化工程上跨2號(hào)線區(qū)間隧道為工程背景，采用高壓噴射注漿（MJS）對(duì)隧道周邊地層加固及在隧道拱頂設(shè)置管幕的保護(hù)方案，基于對(duì)隧道上方基坑隆起變形及隧道水平、豎向變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，探究加固方案的有效性。結(jié)果表明，粉土地層中基坑小凈距上跨區(qū)間隧道時(shí)采用MJS地層加固+管幕工法的加固方案，基坑開挖采取橫向分條、縱向分塊的方式，基坑底最大隆起變形2.53 mm，隧道最大水平、豎向變形值分別為1.95 mm、3.86 mm，變形值均滿足控制值要求。采用有限模型對(duì)隧道加固方案計(jì)算分析，隧道變形計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致。不同加固方案結(jié)果表明，采用鋼管幕的保護(hù)措施合理，增大管幕直徑可減小隧道隆起變形，但兩者并非線性關(guān)系，隧道最小隆起值約等于拱頂?shù)貙訅嚎s變形值。

關(guān)鍵詞 ：基坑;盾構(gòu)隧道;加固方案;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè);擾動(dòng)變形

中圖分類號(hào)：TU318.1"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號(hào)：1004-0366（2025）01-0076-09

隨著軌道交通建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市地下空間新建工程不可避免上跨地鐵區(qū)間施工，提高了新建工程的施工難度。新建工程的基坑開挖卸載，擾動(dòng)了既有區(qū)間隧道周邊土體，引起地層應(yīng)力釋放，改變了原有地層的天然應(yīng)力狀態(tài);隧道上方地層應(yīng)力卸載使隧道出現(xiàn)受力不平衡狀態(tài)，產(chǎn)生附加應(yīng)力及變形，影響軌道的平順性及列車運(yùn)營(yíng)舒適性，嚴(yán)重時(shí)將危及地鐵的運(yùn)營(yíng)安全。

在既有區(qū)間隧道上方進(jìn)行基坑開挖時(shí)，需對(duì)隧道頂部地層采取加固和隔離措施，以減小基坑開挖產(chǎn)生的應(yīng)力釋放，維持基坑下部隧道范圍內(nèi)地層的應(yīng)力平衡^［1］。對(duì)于基坑開挖對(duì)下臥隧道變形的影響，文獻(xiàn)［2-3］中采用理論公式計(jì)算了基坑開挖卸荷對(duì)隧道附加變形的影響，并與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析；文獻(xiàn)［4-6］中對(duì)區(qū)間隧道上部進(jìn)行基坑開挖施工時(shí)采用MJS+管幕的加固方案，并采用三維有限元方法對(duì)加固方案進(jìn)行了計(jì)算分析；文獻(xiàn)［7-8］中研究了基坑分塊開挖對(duì)保護(hù)既有隧道的有效性，并采用數(shù)值模擬分析了施工順序?qū)λ淼雷冃蔚挠绊?文獻(xiàn)［9-10］中研究了管幕工法的施工參數(shù)對(duì)地層沉降的影響，并根據(jù)有限元模擬分析結(jié)果給出了優(yōu)化方案;文獻(xiàn)［11］中運(yùn)用Peck公式對(duì)管幕頂進(jìn)引起的地表沉降進(jìn)行了計(jì)算，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析?；娱_挖時(shí)采用管幕工法加固下臥區(qū)間隧道的實(shí)例文獻(xiàn)較少，大直徑管幕在硬質(zhì)地層（加固地層）的頂進(jìn)施工困難^［4，12］，實(shí)踐中優(yōu)選管幕尺寸、提高管幕頂進(jìn)施工質(zhì)量對(duì)加固工程至關(guān)重要。本文依托徐州彭祖大道快速化工程上跨徐州2號(hào)線區(qū)間隧道，采用高壓噴射注漿（MJS，metro jet system）地層加固與鋼管幕隔離相結(jié)合的加固方案，研究基坑開挖對(duì)下臥區(qū)間隧道的擾動(dòng)變形影響，并采用三維有限元計(jì)算分析管幕剛度變化對(duì)隧道變形的影響，可為類似工程加固方案設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

徐州新城區(qū)彭祖大道快速化工程位于昆侖大道交叉口北側(cè)上跨徐州軌道交通2號(hào)線拖龍山站-大龍湖站區(qū)間隧道，與區(qū)間隧道交疊區(qū)為暗埋箱涵地道。地道采用雙跨鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，寬度28 m、高度7.2 m，底板距現(xiàn)狀地面最大埋深約8.3 m，與區(qū)間隧道最小凈距約3.1 m。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，區(qū)間隧道上部采用管幕與MJS相結(jié)合的地層加固方案，隧道南側(cè)設(shè)管幕始發(fā)井，最大寬度為32 m、深度為11 m;隧道北側(cè)設(shè)管幕接收井，最大寬度為32 m、深度為10 m，兩側(cè)基坑支護(hù)樁與隧道凈距為2.6 m。深基坑采用800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁，外側(cè)設(shè)850 mm@600 mm三軸攪拌樁止水帷幕，始發(fā)井、接收井采用坑中坑做法，邊坡采用寬3.5 m的攪拌樁重力式擋墻支護(hù)。隧道上部加固區(qū)地層采用直立放坡開挖，未加固區(qū)采用1∶1放坡開挖，坡面設(shè)土釘防護(hù)?；优c區(qū)間隧道平面、剖面的位置關(guān)系詳見圖1、圖2。區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，隧道外徑6.2 m，管片厚度0.35 m，管片之間采用機(jī)械性能等級(jí)8.8級(jí)螺栓連接，隧道拱頂覆土厚度約9.8 m。

場(chǎng)址范圍內(nèi)為徐州地區(qū)典型故黃河沖積地貌，地勢(shì)較為平坦，地層自上而下依次為1-1雜填土、2-5-2粉土、2-4-2粉質(zhì)黏土、2-5-3粉土、2-3-3黏土、5-3-4A含砂姜黏土。隧道拱底以上地層以粉土為主，該類地層液化等級(jí)為中等，滲透性為弱透水層，土體物理學(xué)性質(zhì)較差。

2 基坑開挖保護(hù)方案

2.1 地層加固方案

上部基坑開挖引起地層應(yīng)力釋放，使坑底土體產(chǎn)生卸荷回彈^［13］，土體回彈變形將引起下臥隧道產(chǎn)生隆起變形，隧道隆起值與坑底卸荷變形呈正相關(guān)規(guī)律^［14］。針對(duì)這一變形機(jī)制，工程中常對(duì)隧道拱底以上地層采取加固措施，抑制因地層卸荷產(chǎn)生的隆起變形。MJS工法是采用高壓噴射注漿置換地層中土體顆粒的特殊施工工藝，其加固體強(qiáng)度高，適用于緊鄰敏感建筑、對(duì)變形要求高的工程^［15］，目前已廣泛應(yīng)用于地鐵工程的地層加固。本工程區(qū)間隧道范圍為工程性質(zhì)較差的粉土，區(qū)間隧道變形要求高，故對(duì)隧道拱底至開挖基坑底范圍內(nèi)地層采用MJS進(jìn)行加固。新建地道基坑與既有隧道拱頂最小凈距僅3.1 m，僅采用地層加固不足以確保隧道結(jié)構(gòu)安全，可在隧道拱頂加固區(qū)設(shè)置鋼管幕，管幕兩端與壓頂梁相連，反壓加固地層，相關(guān)案例^［6，16］表明該加固方案可有效減小隧道隆起變形。故對(duì)隧道拱底至拱頂以上5 m范圍內(nèi)地層采取MJS加固，拱頂上部設(shè)800 mm、壁厚 t 為16 mm鋼管的加固方案;為減小隧道南北兩側(cè)基坑開挖引起的水平變形，對(duì)基坑底以下5 m范圍內(nèi)地層采取三軸攪拌樁加固（見圖2）。

2.2 管幕與MJS設(shè)計(jì)參數(shù)

管幕結(jié)構(gòu)剛度決定著反壓加固效果^［17］，鋼管直徑越大加固效果越好，但增加管幕直徑提高了在加固地層中頂進(jìn)施工難度，管幕直徑選擇至關(guān)重要。根據(jù)工程具體條件，管幕采用800 mm、 t =16 mm直縫鋼管，共計(jì)20根，管幕最小凈距0.2 m、最大凈距1.2 m，管幕橫斷面布置詳見圖3。管幕施工采用微型頂管施工工藝，采用二次頂進(jìn)法，初次頂進(jìn)對(duì)導(dǎo)管定位，二次頂進(jìn)管幕，提高了管幕頂進(jìn)施工精度。為減少管幕頂進(jìn)對(duì)區(qū)間隧道的擾動(dòng)，按圖3中編號(hào)順序依次頂進(jìn)施工，管幕頂進(jìn)就位后注入C40微膨脹混凝土充填密實(shí)鋼管。由于加固地層強(qiáng)度高、管幕尺寸大，導(dǎo)致頂進(jìn)施工困難，2#、7#管幕產(chǎn)生偏斜，以致12#、17#管幕無法實(shí)施，9#、14#管幕頂進(jìn)困難，未達(dá)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

沿區(qū)間隧道縱向采用MJS工法進(jìn)行預(yù)加固，沿隧道橫向加固至地道基坑支護(hù)樁，豎向深度沿隧道拱底至拱頂以上5～6 m，加固體與既有隧道水平、豎向保持1 m安全距離。MJS樁體參數(shù)為2 m@1.6 m，對(duì)加固區(qū)地層進(jìn)行全截面加固，形成門字形加固體，根據(jù)既有施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試樁成果，MJS技術(shù)參數(shù)詳見表1。

2.3 基坑開挖控制措施

相關(guān)研究表明，基坑開挖順序及開挖方式對(duì)控制隧道變形具有重要影響，垂直于隧道橫向分塊開挖優(yōu)于縱向分塊開挖^［7］，基坑分塊寬度越大，隧道隆起變形增加越多^［14］。結(jié)合地道結(jié)構(gòu)形式并考慮施工組織、工期等因素，將基坑分為3個(gè)橫向區(qū)域共9塊進(jìn)行開挖（見圖4），3個(gè)橫向區(qū)域開挖步驟為橫向一區(qū)①～③、橫向二區(qū)④～⑥、橫向三區(qū)⑦～⑨，橫向區(qū)域開挖步序如圖5所示。

3 隧道變形監(jiān)測(cè)

3.1 變形控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)程》^［18］中外部作業(yè)對(duì)軌道交通影響的相關(guān)規(guī)定，隧道上方基坑底距離隧道拱頂約3.1 m，處于非常接近程度，基坑開挖施工影響分區(qū)為強(qiáng)烈影響區(qū)，綜合評(píng)判隧道上部基坑開挖影響等級(jí)為特級(jí)。根據(jù)外部作業(yè)影響等級(jí)制定隧道變形控制值，詳見表2。當(dāng)監(jiān)測(cè)變形值達(dá)到控制值的60%時(shí)，應(yīng)加密監(jiān)測(cè)頻率;當(dāng)監(jiān)測(cè)變形值達(dá)到控制值的80%時(shí)，應(yīng)停止外部作業(yè)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估。

3.2 測(cè)點(diǎn)布置

外部作業(yè)施工期間實(shí)時(shí)測(cè)量隧道變形，以確保隧道安全，在隧道上方基坑開挖及影響區(qū)域內(nèi)，每5 m布置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，基坑每個(gè)橫向分區(qū)設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，基坑外側(cè)設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共設(shè)11個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，如圖6所示。每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量隧道豎向變形、水平變形、徑向收斂、結(jié)構(gòu)應(yīng)變等變化，具體布置見圖7。在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)光學(xué)棱鏡測(cè)量結(jié)構(gòu)位移，埋設(shè)應(yīng)變傳感器測(cè)量管片應(yīng)變;采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案，每12 h取值一次。沿隧道縱向布置3條基坑隆起監(jiān)測(cè)線，左、右線隧道中心線上部各1條，基坑中心線布置1條，測(cè)量基坑開挖至坑底時(shí)的隆起變形，隆起測(cè)線見圖6。

4 實(shí)測(cè)結(jié)果分析

4.1 基坑隆起變形

圖8給出了隧道上方基坑開挖至坑底時(shí)的3條基底隆起變形曲線。圖8中3個(gè)橫向分區(qū)坑底隆起變形均呈現(xiàn)高斯曲線分布，土體最大隆起點(diǎn)均發(fā)生在開挖基坑中心位置，最大隆起值為2.53 mm，小于表2中坑底隆起變形限值，說明坑底以下土體經(jīng)過MJS加固及管幕反壓，可較好地控制土體隆起變形。基坑中心線坑底隆起變形最小，左右線隧道上方基坑隆起變形最大，主要原因是基坑中心線處坑底以下加固深度已進(jìn)入隧道拱底處，兩線隧道處僅加固了隧道拱頂范圍內(nèi)地層，說明采用MJS加固可有效提高土體強(qiáng)度，增強(qiáng)其抵抗變形能力。從3個(gè)分區(qū)基坑坑底最大隆起變形來看，一區(qū)基坑隆起變形最小，三區(qū)基坑隆起變形最大，說明坑底隆起變形量與基坑開挖卸載應(yīng)力大小有關(guān)，隨開挖卸載量的增加，隆起變形呈增大趨勢(shì)。

4.2 隧道水平變形

由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較多，為便于數(shù)據(jù)整理、分析，按照施工工況對(duì)左線隧道縱向水平變形進(jìn)行分析，各工序主要施工內(nèi)容如表3所列。取每個(gè)工序施工完成時(shí)的隧道測(cè)點(diǎn)變形，繪制沿左線隧道徑向的水平變形曲線，如圖9所示。

由圖9可知，工序1施工鉆孔樁采用全套筒跟進(jìn)施工工藝，減小樁基成孔對(duì)地層的擾動(dòng)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)封閉后施工南北兩側(cè)基坑內(nèi)底部攪拌樁，施工期間左線隧道呈現(xiàn)向南側(cè)的水平變形，最大變形量為0.13 mm，變形可控。工序2采用MJS工法加固隧道周邊地層，隧道水平變形基本無變化，說明MJS注漿孔壓對(duì)粉土地層幾乎無擾動(dòng)，地層加固施工對(duì)隧道變形基本無影響。工序3開挖緊鄰左線隧道南側(cè)基坑，南側(cè)基坑開挖后隧道呈現(xiàn)向南側(cè)的水平變形，最大變形量為1.95 mm，該工序?yàn)槭┕て陂g隧道的最大水平變形，隧道水平變形小于規(guī)范限值5 mm，隧道處于安全可控狀態(tài)，說明隧道單側(cè)基坑開挖引起地層應(yīng)力卸載，造成隧道兩側(cè)土壓力不平衡，引起隧道向應(yīng)力卸載側(cè)偏移;通過采取增加基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，對(duì)基坑底部隧道范圍地層全封底加固，隧道兩線之間地層全斷面加固，使隧道兩側(cè)地層產(chǎn)生“重力式擋土墻”效應(yīng)，約束隧道結(jié)構(gòu)變形，管幕結(jié)構(gòu)承擔(dān)上部地層壓力，有效減弱地層應(yīng)力卸載的不平衡荷載對(duì)隧道的不利影響。工序4為開挖緊鄰右線隧道北側(cè)基坑，工序5為隧道上方管幕施工，此2種工序施工對(duì)左線隧道變形基本無影響。工序6～工序8為開挖隧道上方基坑開挖，上部基坑開挖卸載了隧道拱頂豎向荷載，每塊橫向基坑開挖后下部隧道水平變形呈現(xiàn)一定回落，3塊橫向基坑開挖左線隧道水平變形最大回落值分別為0.37 mm、0.50 mm、0.52 mm，說明隨隧道上方土體卸載面積增加，隧道水平回落變形呈增大趨勢(shì)，采取橫向分區(qū)開挖、管幕結(jié)構(gòu)反壓措施，對(duì)控制隧道水平變形具有積極作用。

4.3 隧道豎向變形

隧道上方基坑開挖卸載是引起隧道豎向隆起變形的主要原因，按照?qǐng)D4中基坑分塊開挖順序，作每塊基坑開挖至坑底時(shí)左線隧道豎向隆起變形曲線，如圖10所示（右線隧道上部③、⑥、⑨塊基坑開挖引起左線隧道隆起變形較小，圖中不再表達(dá)）。

圖10中左右線隧道之間①塊、④塊基坑開挖后隧道隆起變形較小，最大變形為0.62 mm，主要原因?yàn)樵摲秶貙蛹庸讨了淼赖?，加固體強(qiáng)度高，可較好抵抗下部地層回彈變形。左線隧道上方②塊、⑤塊基坑開挖后隧道隆起變形相對(duì)前一步基坑開挖分別增加了1.18 mm、1.66 mm，②塊基坑底板、配重施作后隧道隆起變形略有回落，至⑤塊基坑開挖完成，最大回落值約0.18 mm。⑦塊基坑開挖完成后，隧道隆起變形進(jìn)一步增加，②塊、⑤塊基坑下部隧道受上部壓重及管幕約束，豎向隆起變形僅略有增加;⑦塊基坑范圍D5～D7監(jiān)測(cè)斷面之間隧道豎向隆起變形較為接近，最大隆起變形2.36 mm。⑧塊基坑開挖完成后，左線隧道隆起變形顯著增加，⑧塊基坑中心處下部隧道豎向隆起變形值最大，為3.86 mm。以上分析表明，隧道隆起變形隨上部土體卸荷面積增加而增大，卸荷面積越大，隧道隆起變形增加量越大，采用地層加固配合管幕結(jié)構(gòu)可有效減小地層應(yīng)力釋放引起的隆起變形，進(jìn)一步采取分區(qū)、分塊開挖有效制約了隧道連續(xù)變形，底板設(shè)置配重及抗拔樁措施有助于保持隧道變形穩(wěn)定。

5 有限元數(shù)值分析

5.1 計(jì)算模型

外部施工作業(yè)、土體開挖引起的應(yīng)力卸載對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響是通過土體變形間接與隧道產(chǎn)生相互作用，采用地層-結(jié)構(gòu)模型的有限元計(jì)算方法可較好計(jì)算此類問題。采用MIDAS GTS有限元分析軟件建立三維計(jì)算模型，為兼顧計(jì)算精度與效率，模型尺寸取240 m×180 m×50 m，模型四周邊界約束水平位移，底部全約束，有限元計(jì)算模型見圖11。

地層采用實(shí)體單元混合網(wǎng)格模擬及小應(yīng)變硬化土模型;基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)管片、車站主體結(jié)構(gòu)采用2D板單元模擬，抗拔樁、鋼管幕采用植入式梁?jiǎn)卧Ｐ汀Ｍ翆游锢韺W(xué)參數(shù)見表4。

5.2 加固方案及計(jì)算步驟

基坑分區(qū)開挖、地層加固方案對(duì)既有地鐵結(jié)構(gòu)變形的影響的研究已有較多案例，為進(jìn)一步研究有無管幕及管幕結(jié)構(gòu)剛度對(duì)隧道變形的影響，建立4種計(jì)算模型：方案1采用609 mm、 t =16 mm鋼管，方案2采用800 mm、 t =16 mm鋼管，方案3采用1 000 mm、 t =20 mm鋼管，方案4僅采用MJS地層加固。

本文主要研究管幕結(jié)構(gòu)的加固性能，故計(jì)算中主要研究管幕施工及隧道上方基坑開挖對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響，模擬計(jì)算步驟見表5。

5.3 模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證計(jì)算模型的準(zhǔn)確性，取方案2計(jì)算結(jié)果中左線隧道的縱向隆起變形，與左線隧道的實(shí)測(cè)隆起變形值進(jìn)行對(duì)比分析（見圖12）。由圖12可以看出，實(shí)測(cè)隧道隆起變形規(guī)律與計(jì)算結(jié)果基本一致，實(shí)測(cè)隆起值均大于模擬計(jì)算值，兩者差值多數(shù)集中在0.1～0.2 mm之間，最大隆起值相差0.02 mm。實(shí)測(cè)值大于計(jì)算值的主要原因?yàn)橥獠渴┕ぷ鳂I(yè)影響、地層加固強(qiáng)度實(shí)際與理論的偏差、2根管幕因施工偏差未打設(shè)。故認(rèn)為，該模型的計(jì)算結(jié)果與基坑實(shí)際變形基本吻合，模型參數(shù)選取準(zhǔn)確、合理。

5.4 計(jì)算結(jié)果

在計(jì)算模型參數(shù)保持不變的情況下，改變管幕結(jié)構(gòu)直徑、壁厚，分析3種管幕結(jié)構(gòu)尺寸及僅采用MJS地層加固4種方案時(shí)左線隧道豎向隆起變形（見圖13）。從圖13可以看出，采用4種加固方案時(shí)隧道的豎向變形規(guī)律基本一致，均在基坑中心位置豎向隆起變形最大;方案4相比其他3種未設(shè)管幕結(jié)構(gòu)方案，隧道隆起變形顯著大于MJS+管幕加固方案，隧道最大隆起變形值為6.01 mm，相比方案1增加了1.97 mm，相比方案2增加了2.19 mm;說明僅采用MJS地層加固方案，隧道隆起變形雖小于規(guī)范限值10 mm，但由于施工因素的復(fù)雜性，MJS地層加固效果難以達(dá)到理論設(shè)計(jì)水平，因此采用MJS+管幕加固方案十分必要，是保證隧道安全的重要措施。方案2與方案1、方案3相比，基坑開挖范圍之外隧道豎向隆起變形未見明顯差異，基坑開挖范圍內(nèi)隧道隆起變形存在一定差距，方案2較方案1最大隆起值減小0.39 mm，方案3較方案2最大隆起值減小0.14 mm，說明增大管幕直徑可減小隧道隆起變形，但兩者并非線性關(guān)系，隨著管幕剛度增大，隧道隆起值降幅減小，這是因?yàn)楫?dāng)管幕結(jié)構(gòu)剛度足以約束隧道時(shí)，隧道的隆起變形與地層壓縮有關(guān)，隧道最小隆起值約等于地層壓縮變形值。由于加固地層較天然地層強(qiáng)度顯著提高，且存在強(qiáng)度不均現(xiàn)象，在加固體中打設(shè)鋼管幕時(shí)存在鉆孔效率低、方向不易控制等問題，管幕直徑越大，此類問題越突出，故應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程需要，合理選擇小直徑管幕，以提高管幕施工質(zhì)量。

6 結(jié)論

（1） 粉土地層中基坑小凈距上跨區(qū)間隧道開挖施工，采用MJS地層加固+管幕工法的加固方案，可有效控制區(qū)間隧道變形，滿足地鐵保護(hù)的相關(guān)要求。

（2） 隧道上部基坑采用橫向分條、縱向分塊的開挖方式，基坑最大隆起變形點(diǎn)位于區(qū)間隧道上方，最大隆起值為2.53 mm;兩隧道之間土體采用MJS加固后隆起變形減小;坑底隆起變形量與基坑開挖卸載應(yīng)力有關(guān)，隨開挖卸載應(yīng)力的增加，隆起變形呈增大趨勢(shì)。

（3） 采用MJS工法加固隧道周邊地層，對(duì)隧道變形基本無影響;隧道單側(cè)基坑開挖造成地層應(yīng)力卸載，使隧道向應(yīng)力卸載側(cè)水平偏移，隧道上方土體開挖卸載，將使隧道水平變形回落;通過增加基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，對(duì)基坑底部隧道范圍地層全封底加固，隧道兩線之間地層采用全斷面加固措施，減弱不平衡地層荷載對(duì)隧道水平變形的不利影響。

（4） 隧道隆起變形隨上部土體卸荷面積增加而增大，卸荷面積越大，隧道隆起變形增加量越大，采用MJS地層加固配合管幕結(jié)構(gòu)可有效削減地層應(yīng)力釋放，引起隆起變形，基坑采取分區(qū)、分塊開挖，可有效制約隧道連續(xù)變形，底板設(shè)置配重及抗拔樁有助于保持隧道變形穩(wěn)定。

（5） 數(shù)值計(jì)算表明，僅采用MJS地層加固方案時(shí)隧道隆起變形值為6.01 mm，滿足變形保護(hù)措施，但實(shí)際施工中MJS地層加固效果存在一定削弱，建議配合管幕加固方案，保證隧道安全冗余度。

（6） 理論計(jì)算認(rèn)為，增大管幕直徑可減小隧道隆起變形，但兩者并非線性關(guān)系，隨著管幕剛度增大，隧道隆起值降幅減小，這是因?yàn)楫?dāng)管幕結(jié)構(gòu)剛度足以約束隧道時(shí)，隧道的隆起變形與地層壓縮有關(guān)，隧道最小隆起值約等于地層壓縮變形值。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 郭院成，詹景元，杜浩鳴，等.鄭州粉土基坑開挖對(duì)下臥地鐵隧道的影響［J］.建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2019，36（5）：11-20.

［2］ 劉源，陳仁朋，程紅戰(zhàn)，等.門式抗浮框架作用下上方開挖既有盾構(gòu)隧道響應(yīng)解析解［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2024，46（8）：1675-1684.

［3］ 徐國(guó)元，黃思源.基坑開挖對(duì)下臥盾構(gòu)隧道變形影響的計(jì)算分析［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，40（9）：78-85.

［4］ 李宗陽，張佳，褚方平.地道基坑上跨盾構(gòu)的實(shí)測(cè)分析及保護(hù)方案研究［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2022，18（6）：1979-1988，1995.

［5］ 于加云.運(yùn)營(yíng)地鐵隧道上方近距離明挖施工技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代交通技術(shù)，2023，20（3）：30-33.

［6］ 孫文昊，范東方，胡威東，等.新建地下通道時(shí)下方地鐵隧道保護(hù)方案研究［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2019，36（12）：86-91.

［7］ 岳云鵬，劉曉玉，張龍?jiān)?，?基坑分塊開挖對(duì)下臥盾構(gòu)隧道的變形影響分析［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2020，64（9）：113-119.

［8］ 李明君，孫慶文，陳小飛.明挖卸荷施工對(duì)下臥既有地鐵盾構(gòu)隧道的影響研究［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2024（1）：119-124.

［9］ 汪珂，劉奉銀，李儲(chǔ)軍，等.黃土地層新管幕法結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)地表沉降影響研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2023，67（3）：126-133，139.

［10］ 鄭世杰，黃炫茜，陳玉奎，等.地鐵暗挖通道管幕法施工數(shù)值模擬分析及方案優(yōu)化［J］.工業(yè)建筑，2023，53（增刊2）：909-912.

［11］ 唐正，王洪新，孫德安，等.大斷面管幕法隧道群管頂進(jìn)的地表位移規(guī)律研究［J］.巖土力學(xué)，2022，43（7）：1933-1941.

［12］ 劉軍安，李琦，游黔峰，等.強(qiáng)、中風(fēng)化泥巖地層中超前支護(hù)小管幕施工關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2021，58（6）：204-209.

［13］ 陳拴，吳懷娜，陳仁朋，等.上方長(zhǎng)距離基坑開挖引起的共線隧道變形研究［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，55（6）：698-706.

［14］ 魏綱，郭丙來，王哲，等.考慮開挖寬度的基坑卸荷引起下臥盾構(gòu)隧道變形計(jì)算［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2023，42（4）：1019-1030.

［15］ 張子新，李佳宇.MJS法地基處理技術(shù)綜述與應(yīng)用［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2017，39（6）：1-11.

［16］ 戴志仁，王天明，杜宇，等.砂卵石地層地鐵隧道上方基坑開挖卸載影響與對(duì)策分析［J］.隧道建設(shè)，2017，37（10）：1255-1261.

［17］ 韓現(xiàn)民，梁顯，肖明清，等.管幕-結(jié)構(gòu)法構(gòu)件抗彎特性研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2021，65（5）：134-140，148.

［18］ 江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局，江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)程：DB32T-4351-2022［S］.南京：東南大學(xué)出版社，2023.

Analysis of disturbance-induced deformation and reinforcement scheme for

a small clear distance upper span shield tunnel in a foundation pit

TANG Lifeng

（Hunan Provincial Communications Planning，Survey amp; Design Institute Co.，Ltd.，Changsha 410000，China）

Abstract

The construction of the span shield tunnel on the external foundation pit will inevitably lead to deformation of the tunnel structure.Specific strengthening measures are necessary to ensure the deformation stability of the shield tunnel structure.In the context of Xuzhou Pengzu Road rapid development project in the upper span of Line 2 tunnel section，MJS was employed for strata reinforcement around the tunnel and a curtain protection scheme was implemented on the tunnel arch.The effectiveness of this reinforcement scheme was explored through analysis of measured data on uplift deformation above the tunnel foundation pit and horizontal and vertical deformation within the tunnel.The results indicate that employing MJS formation reinforcement along with curtain construction ensures that both horizontal and vertical deformations meet control value requirements.Additionally，adopting transverse strip and longitudinal block excavation methods effectively controls uplift deformation at pit bottom，which is proportional to unloading amount during excavation.Excavation outside the tunnel causes horizontal deformation towards foundation pit side，while soil excavation above leads to subsequent reduction in horizontal deformation.Vertical uplift deformation continuity is constrained by partitioning and block excavation at foundation pit，with reinforcement measures ensuring stability in tunnel deformation.Finite model calculations support this conclusion，showing consistency between calculated and measured results for tunnel reinforcement scheme.Different schemes demonstrate reasonability in steel tube curtain protection measures adopted，offering valuable insights for optimizing tube curtain size in similar projects.

Key words

Foundation pit;Shield tunnel;Reinforcement scheme;Field monitoring;Disturbance deformation

（本文責(zé)編：葛 文）