题目：地下停车场开挖对地铁隧道的影响
文献综述
1.研究背景
黄戡[1]从东部土场性质的问题来考虑问题，他认为我国东部沿海地区多为软土地基，软土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性大、渗透性差、抗剪强度低等特点。在该地区开挖基坑，特别是在城市中心地区，交通线路纵横交错，各类建筑物密集，地下管线复杂，容易导致临近建筑物倾斜、裂缝，地下管线、隧道破坏等严重后果。他在研究成果当中举了一个例子，他指出上海昌都大厦深基坑工程围护结构采用地下连续墙，在开挖到基底深度13米第三道支撑还未支护时，突然发生坍落，造成2条电力电缆、1条煤气管中断，1辆重车跌落坑内，估计造成的损失达上亿元，由深基坑工程引起的事故还很多。他认为这就要求基坑工程在设计和施工时不仅要考虑自身的稳定要求，还要把对周围环境的影响控制在允许范围内。张玉伟[2]指出当前城市基坑工程往往处于房屋和管线工程密集地区。在基坑周围不仅有已建房屋，而且还有各种管线等。20世纪90年代以来，深基坑工程的设计理论和施工技术日益进步，不但涌现了多种符合我国国情的实用的基坑支护方法，而且基坑工程的设计理论、计算方法也得到了不断改进，施工工艺取得了长足的进步。基坑工程的设计规范也有一定的发展。但由于岩土工程的复杂性，现有的基坑工程设计理论（强度控制设计）和常规施工技术难以达到保护基坑周围环境的要求，因此城市深基坑工程的设计理论和施工技术面临着严峻的挑战。深基坑工程涉及到深基坑本身的安全、基坑周围已建建筑物、城市道路、地下管线及地铁的安全及正常运转也是必须考虑的因素。我国一些发达地区已经进入了大规模开发利用地下空间的时代。地下空间包括建设地下交通（如：地下铁道、隧道、停车场等），地下公用设施（如：地下供水、供电、通信、煤气管道等），其中地铁将是我国21世纪开发的重点。陈仁朋[3]认为中国目前有北京、上海、广州、南京、天津、深圳已通车运营，未来几年全国将会有20余城市都修建地铁。地铁发展迅速，并渐渐成为近一个世纪快速发展的城市公共交通系统的一个重要组成部分，地铁沿线交通便利，经济快速发展，现在或将来都会有越来越多的工程位于既有地铁隧道上部或两侧，不可避免的会在己建地铁隧道附近（或上部）进行基坑工程开挖。这样会对相邻地铁隧道的正常使用产生一定的影响甚至造成严重危害。因此，解决基坑开挖对既有地铁隧道造成的不利影响已迫在眉睫。
2.研究基坑开挖对地铁隧道的影响的意义
王定军[4]认为了解和掌握基坑开挖对地铁隧道的影响程度。对于任何建筑物，都需要满足正常使用功能的要求，不同领域都有其相关的规范或规程。但是由于地下工程的复杂性，到目前为止还没有很好的计算方法能分析和解决基坑开挖对地铁隧道产生了什么影响，影响如何，影响范围，影响有无规律等。薛彦琪[5]认为对地铁隧道的正常使用起预测、保护作用。通过掌握基坑开挖对地铁隧道的影响程度，采取相应的保护措施，预防和保护地铁隧道的正常使用功能；认为对类似工程起到借鉴作用。除了基坑开挖对地铁隧道产生影响外，也可以是基坑开挖对公路隧道，桥涵等，还可以是其他开挖工程对隧道，桥涵的影响。
贾夫子[6]指出作为城市建设与地铁保护的一个新兴课题，目前还十分不成熟，随着地铁时代的来临，今后会有越来越多的基坑工程位于既有地铁附近，如何在设计和施工中准确计算土体位移，保护隧道的正常运行便一个急需解决的问题。本文的研究成果将会有广阔的工程应用前景。郭鹏飞[7]指出基坑支护工程是一个综合性很强的系统工程，其支护方案的优劣直接影响工程进度、质量和成本，在整个基坑施工工程中占有重要的地位。随着我国城市土地资源紧缺状况越来越严重，地下空间的利用变得越来越重要，这对基坑工程的开挖与支护提出了更高、更严格的要求。
王立新[8]认为近年来，随着城市现代化建设的迅速发展，地上地下空间同时开发，各类用途的地下空间已在各大中城市中得到开发利用，诸如地下停车库、地下商城、地铁、地下仓库以及多种地下民用和工业设施等，由此而产生了大量深基坑工程，其规模和深度不断加大。而且，城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区，所以对基坑工程的要求也越来越高，迫使工程技术人员须从新的角度去审视基坑工程这一古老课题，使得参与这一领域研究的人也越来越多，也取得了一系列的成功经验和成果。但是不容回避的事实是，由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，基坑工程发生事故的概率仍然很高。一些大城市，如北京、上海、广州、南京、杭州地铁工程也相继全面展开。王立峰[9]指出随着建筑密度，建筑高度和开挖深度的增加，对基坑支护技术提出了更高的要求。由于缺乏对基坑支护技术的认识而酿成了一些事故，从而引起了政府主管部门及科研、设计单位的重视。如杭州地铁基坑塌陷事故已致多人遇难、失踪。究其原因，问题症结可能出在杭州当地土质、基坑维护设计以及施工单位操作这三方因素上。事实上，在当前中国的地铁建设热潮之中，地铁塌陷事故已非首例，在北京、上海等城市发生地铁塌陷事故时就有专家指出，各地城市决策者们还存在着一定程度上不够清醒的地方。比如说，对一个城市地铁路网的层次和分工缺乏系统性、整体性的考量；有些线路设计的前期论证做得不够扎实，给后期工作带来很多隐患。此外，技术力量不足和违规建设，也是地铁事故频发的深层原因。
李颖颖[10]指出基坑支护工程是一个综合性很强的系统工程，其支护方案的优劣直接影响工程进度、质量和成本，在整个基坑施工工程中占有重要的地位。随着我国城市土地资源紧缺状况越来越严重，地下空间的利用变得越来越重要，这对基坑工程的开挖与支护提出了更高、更严格的要求。同时深基坑支护结构一般是临时支护，如果一味追求安全，就会造成不必要的浪费。因此，在深基坑开挖时，就应寻求一种安全、经济、可行的支护方案，减少费用，达到较高的经济效益。
3地下停车场开挖对地铁隧道的影响
3.1位移影响
石磊[11]采用二维有限元方法，对基坑下方三个不同位置的隧道进行分析，得出如下结论：隧道位于基坑下方的位置不同，在开挖施工过程中其发生的相对变形和位移也将会有所差别。在开挖过程中，坑外隧道主要趋势为出水平方向的拉伸变形和向坑内的水平位移，基坑下方隧道主要趋势为水平收敛变形和向上竖向位移。
冯婷[12]在研究成果当中用三维有限元模拟了基坑开挖对临近地铁隧道的影响，定性地分析了隧道的位移规律，并与实测资料进行对比，他认为有限元结果与实测资料取得了一致，通过模拟分析了隧道在基坑旁侧和正下方两种不同相对位置，基坑开挖不同工况、与基坑不同距离、不同埋深和地下连续墙不同入土深度等参数对隧道位移的影响，获得了隧道的水平、竖直位移和内力沿隧道纵轴的变化曲线，并且根据变化曲线和实验结果，得出了以下结论，他认为（1）在不同工况下，隧道最大位移、最小轴力和最大弯矩发生在z=0m处，剪力在z=15m附近突然变大，开挖卸荷对隧道影响较大，地下连续墙和支撑施工对隧道影响小，且随着开挖深度的增加而增大。（2）随着距离的增加，隧道水平位移逐渐减小，到离基坑12m左右，水平位移变化很小。与水平位移相似，竖直位移随着距离的增加逐渐减小，到离基坑12m左右，变化很小。隧道在基坑旁侧时轴力随着距离的增加逐渐增大。剪力和弯矩则逐渐减小。当隧道在基坑正下方时，轴力随着距离的增大逐渐增大，剪力逐渐减小，弯矩方向发生了改变。（3）随着埋深的增加隧道位移先增加后减小，由于墙体最大位移大概出现在0.6H处，可看出隧道位移受墙体变形影响较大，要减小隧道位移就要有效控制墙体的变形，在这类基坑设计中要树立“变形控制”的思想。内力随着埋深的增加均增加。（4）随着地下连续墙入土深度的增加，隧道位移随之减小，在本算例中，当入土深度超过1.0H后，再增加入土深度对减小隧道水平位移作用不大，因此墙体入土深度存在一个最优入土深度，大概在1.0H处。从基坑附近到远离基坑，入土深度的影响在逐渐减小；入土深度对隧道的竖直位移影响不大。内力变化相对不大。
魏纲[13]指出基坑开挖对临近地铁隧道的影响是一个十分复杂的动态三维过程。紧靠基坑的正在运行的隧道，在基坑开挖到底部过程中，随着挡墙水平位移的增加，隧道已产生水平位移并伴随横向水平直径增大的圆环变形，而且隧道水平位移是不均匀的呈一定的曲率。
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