隧道下穿施工对邻近建筑物的影响分析文献综述
1研究背景
人类社会的高速发展，在我们生活的城市中，一系列资源和环境问题也接踵而至，人口的快速发展带来生存环境危机；土地资源紧缺；城市环境破坏等问题日益加剧。面对这些生存危机，中国的城市必须走出一条可持续发展道路。就城市而言地下空间开发比地面空间有着更显著的可持续优越性。所以，地下空间的开发利用将为城市的未来发展带来新的机遇和挑战[1]。南京举办的第六届青年学术论坛土木建筑分会场上，中国工程学院院士钱七虎指出，充分利用地下空间已经逐渐成为国际节能的新趋势。地下空间是指属于地表以下，主要针对建筑方面来说的名词，比如地下商场，地下停车场，地铁，矿井，隧道等建筑空间。因此对于地下空间的利用发展，已经成为城市建设发展的主要趋势与发展方向。
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。隧道施工是新奥地利隧道施工方法的简称，它是奥地利学者在长期从事隧道施工实践中从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法，是采用喷锚技术、监控量测等并与岩石力学理论构成的一个体系而形成的一种新的工程施工方法。城市地下隧道施工方法主要有: 盾构法和浅埋暗挖法等。地表建筑物的沉降在隧道开挖过程中受很多因素的影响，除隧道施工工艺、施工进度和隧道结构外，还与隧道埋深、周围建筑物的间距以及土体性质等有很大关系[2]。目前国内外的许多学者主要采用数值模拟和理论分析等方法进行研究来处理这类研究分析。
本论文总结前人研究的基础上，通过基坑对隧道的影响，盾构隧道、暗挖隧道对邻近建筑物的影响研究进行总结分析，结合plaxis软件，建立设计施工参数的计算方法，对隧道下穿施工对邻近建筑物的影响进行分析。
2研究现状及发展趋势
2.1基坑施工对隧道影响研究现状
胡文亮、陈寅春[3]采用有限元软件MIDAS/GTS对重庆江溉路隧道邻近的建筑基坑工程建立三维模型来计算分析深基坑施工对邻近连拱隧道的影响。通过有限元模拟深基坑开挖施工过程,从连拱隧道结构的位移、应力、应变方面分析基坑施工对连拱隧道的影响特性,最后得出4个结论(1)坑侧壁有效的支撑可以减小对邻近地下结构的影响,(2)增加基坑开挖深度,隧道结构对基坑影响也会增大,(3)基坑开挖增大连拱隧道围岩主拉应变区域,减小主压应变区域,降低围岩稳定性，影响连拱隧道结构受力,(4)基坑开挖会改变隧道围岩的应力应变场。
曾亚武、刘继国、蔡元齐等人[4]对武汉长江过江隧道武昌明挖暗埋段深基坑的开挖与支护过程使用ITASCA公司的FLAC3D三维快速拉格朗日差分程序进行了数值模拟,分析了不同开挖和支护阶段基坑内土体隆起、基坑外土体下沉及墙后土体水平位移等,计算所得地表沉降、坑底隆起及墙后土体水平位移分布符合基坑维护结构的力学特征,计算结果合理,与有关文献结果的趋势基本一致。认为采用FLAC3D可以较好模拟基坑开挖引起的土体变形。
张智国、张谢东、王卫东等人[5]等人运用整体有限元分析方法以上海地区一个临近地铁隧道的基坑工程为研究对象,对地铁隧道在基坑施工过程中所产生的影响进行弹塑性分析。得到以下结论：（1）深基坑开挖施工对临近地铁隧道能够产生比较明显的影响.（2）基坑底部不同加固深度和宽度都对隧道的最终变形有一定的影响。（3）应加强对隧道变形的监测,采取合理有效的土体加固以及时空效应等工程措施将隧道变形控制在允许的范围内。
天津大学魏少伟[6]的论文中讨论了在已有基坑开挖对已建隧道影响研究的基础上，对这一工程问题的机理进行研究。用了以下方法（1）二维有限元方法（2）三维有限元方法（3）离心机进行试验研究（4）数值方法对离心试验进行模拟（5）利用验证的数值计算模型。最后总结了以下结论（1）基坑开挖引起坑底隧道的横截面变形主要取决于其周边土体的总应力变化。（2）基坑开挖引起坑底隧道的位移与基坑开挖引起的周边土体位移场相一致。（3）靠近基坑开挖中心面的隧道，开挖引起的隧道各横截面的位移与自身变形接近二维分析的结果（4）砂土离心试验反映了不同位置坑底隧道各横截面在基坑开挖过程的弯矩变化。
张玮鹏、刘锡儒[7]通过三维有限元分析计算软件GTS-NX对实际工程进行模拟来分析基坑开挖对邻近地铁隧道产生的影响，总结得出（1）基坑外地下水位下降，使得地铁隧道侧壁有效土压力增大和导致作用在隧道面上的浮力减小，会对隧道结构产生一定的影响。（2）基坑土体的开挖扰动的土体的自然状态，减轻了土对隧道周边的压力，使隧道产生了一定量的位移，主要是产生一定量的水平位移。
戴博红[8]为预测上海工程地处浦东新区某大厦基坑施工对邻近地铁隧道的影响，对该基坑近地铁侧围护结构在不同工况下的位移进行计算，得出计算结果曲线图和最大位移值，对地铁隧道处土体的水平位移和竖向位移拟采用半经验、半理论方法原理进行计算,从而估计地铁隧道的结构变形，得出影响在地铁保护条例范围内。
左方[9]借助于有限元程MIDAS/GTS以天津新建黄河医院三期项目基坑工程进行数值模拟，分析了在基坑开挖对邻近既有隧道结构安全性的影响。归纳出下列结论（1）由于开挖卸荷，基坑内土体向上隆起，两侧土体向基坑内侧移动，隧道管片以水平位移为主，最大水平位移在左线管片左侧。（2）随着基坑的逐次开挖，土体和隧道管片的位移量明显增大;楼面载荷对土体和隧道管片的位移量基本没影响。（3）隧道沉降主要是由于基坑降水，地铁范围内地下水位下降，管片以上结构有效应力增大所致。控制基坑降水对控制隧道沉降起到重要作用。（4）在施工过程中隧道管片的轴力和扭矩总体维持稳定，裂缝验算在允许范围之内。
陈郁、李永盛等人[10]利用Mindlin弹性半空间应力解，以上海东方路下立交工程为背景,推导了基坑开挖引起隧道结构的附加应力情况,进而通过弹性地基梁理论得到求算隧道隆起的定量计算方法。他们认为Mindlin弹性半空间应力解方法简单、实用、适宜于工程实际，但是由于地基基床k的取值是影响计算结果的关键，但由于这方面工程测试和隧道研究还很少，需要结合各种荷载形式下的隧道变形对地基土的k的统计，还因为计算中简化和假设，以及工程中的误差，所以理论计算和实际存在一定差距。
2.2盾构隧道对邻近建筑物影响研究现状
通常情况下，隧道施工一般有两种施工方法，一为明挖，二为暗挖，同时还有部分辅助方式。其中可以将后者划分为两种，即盾构法、浅埋暗挖法。盾构法是一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构施工好处在于安全开挖、掘进速度快、自动化施工，劳动力降低、不影响交通设施、施工不受季节影响， 由于设备昂贵，会导致工程造价提高，工人工作环境恶劣。
2.2.1理论分析研究
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