硬巖隧道近接高層建築施工的影響分區(qū)研究

1、硬巖隧道近接高層建築施工的影響分區(qū)研究硬巖隧道近接高層建築施工的影響分區(qū)研究 仇文革1,2，章慧健1,2 1 西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都，610031 2 西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都，610031 摘摘要要 本文結(jié)合青島膠州灣海底隧道接線工程的具體實(shí)際，通過改變新建隧道相對高層建 築的位置，進(jìn)行多工況數(shù)值類比計(jì)算，再根據(jù)安全係數(shù)的大小分佈，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，建 立硬巖隧道近接高層建築施工的強(qiáng)、弱、無影響分區(qū)。研究成果可為硬巖地層的城市隧道建 設(shè)、施工、設(shè)計(jì)決策提供理論指導(dǎo)，為控制這類近接工程的安全風(fēng)險(xiǎn)提供理論基礎(chǔ)，也為相 關(guān)規(guī)範(fàn)、標(biāo)準(zhǔn)和指南的建立提供理論支撐。 關(guān)鍵字：

2、關(guān)鍵字：硬巖隧道、近接高層建築、影響分區(qū)、應(yīng)力重分佈、安全係數(shù) study on influence partition of tunnel constructed approaching to high-rise building in hard rock stratum qiu wen-ge 1, 2，zhang hui-jian 1, 2 1 moe key laboratory of transportation tunnel engineering, southwest jiaotong university，chengdu 2 school of civil engineering

3、, southwest jiaotong university，chengdu abstract based on qingdao jiaozhou bay tunnel connection project, several cases with different relative positions of building and tunnel have been numerical calculated. then according to index of safety factor, the influence partition of tunnel constructed app

4、roaching to high-rise building in hard rock stratum has been established by use mathematical method. this influence partition can be used to guide the design and construction of urban tunnel with hard rock stratum, and provide theory foundation of risk control to this kind of engineering, and also p

5、rovide theoretical support for establishment of corresponding standards and guidelines in the future. keywords: tunnels in hard rock stratum, approaching to high-rise building, influence partition, stress redistribution, factor of safety 1 1 引引言言 隨著城市化進(jìn)程的加快，城市空間擁擠 問題已成為當(dāng)前社會可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。 對城市空間資源的開發(fā)正處於一

6、個(gè)高速發(fā)展 時(shí)期：一方面地面建築向高層發(fā)展，另一方 面則利用地下空間。因此，地下空間開發(fā)力 度也在不斷加大，尤其以地下鐵道、市政道 路隧道等城市隧道最為突出。然而，從城市 建設(shè)格局來講，往往是地面建設(shè)發(fā)展到相當(dāng) 規(guī)模後，才開始開發(fā)利用地下空間，這就造 成了地下開發(fā)滯後於地面的局面。在許多城 市，特別是大城市，往往是當(dāng)?shù)孛嬉迅邩橇?立，道路縱橫，繁華似錦後，才開始需要修 建地下鐵道、道路下穿隧道。這時(shí)，由於地 下空間緊迫，城市隧道選線受到諸多因素的 影響，有時(shí)不可避免地要在建築物旁邊甚至 下方緊鄰穿過。 2 2 隧隧道道近近接接建建築築物物的的一一般般力力學(xué)學(xué)問問題題 地下工程近接施工的類型千變

7、萬化，錯(cuò) 綜複雜，如何研究和解決這類問題？經(jīng)過分 析研究，認(rèn)為近接施工最主要的問題是新建 工程將會對既有工程原來的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 這種影響最本質(zhì)的原因是由於新建工程的施 工引起圍巖應(yīng)力狀態(tài)再次重分佈，從而導(dǎo)致 一系列的力學(xué)行為變化1。因此，研究近 接施工的影響必須從其力學(xué)行為的變化規(guī)律 入手，搞清其力學(xué)機(jī)理，並建立相應(yīng)的力學(xué) 模型進(jìn)行相關(guān)的分析。 2. .1 建築物荷載作用下的地基附加應(yīng)力 將建築物荷載簡化為均布條形荷載。根 據(jù)土力學(xué)2可知，在均布條形荷載作用下， 把地基中具有相同荷載壓力的點(diǎn)連接起來， 將形成燈泡形的等壓線，如圖1所示。從圖 可以看出：距離荷載作用越遠(yuǎn)，地基附加應(yīng) 力越小。

8、每條壓力線都有相應(yīng)的應(yīng)力係數(shù)， 當(dāng)?shù)竭_(dá)6倍基坑寬度的深度時(shí)，地基附加應(yīng) 力約為地表?xiàng)l形荷載的10%，可認(rèn)為已經(jīng)接 近初始應(yīng)力狀態(tài)。 因此，由建築物荷載引起的地基附加應(yīng) 力分佈範(fàn)圍是局部的，在遠(yuǎn)離建築物基礎(chǔ)區(qū) 域?qū)⒒謴?fù)為初始應(yīng)力狀態(tài)。 圖圖1 1 均布荷載下地基附加應(yīng)力的等值線均布荷載下地基附加應(yīng)力的等值線 fig.1 contour of additional stress in ground when pressure applied upon surface 2.2 單一隧道開挖後的應(yīng)力重分佈 對於半無限體中的孔洞問題的解析解 (靜水應(yīng)力場的條件下)3可知，洞室開挖 後根據(jù)圍巖應(yīng)力和圍巖強(qiáng)

9、度的關(guān)係可分為彈 性二次應(yīng)力場和開挖後形成塑性區(qū)的二次應(yīng) 力場，如圖2所示。從圖可以看出，兩種應(yīng) 力場在遠(yuǎn)離洞室一定距離後都將進(jìn)入原巖應(yīng) 力區(qū)，也即未擾動區(qū)。 3 3 現(xiàn)現(xiàn)有有規(guī)規(guī)範(fàn)範(fàn)關(guān)關(guān)於於 “隧隧道道近近接接既既有有建建 築築物物施施工工”的的局局限限性性 日本1997年公佈了既有鐵路隧道近接 施工指南，該指南對既有鐵路隧道近接施 工類問題作了較全面、系統(tǒng)的闡述。近接度 一般劃分為三個(gè)範(fàn)圍：無條件範(fàn)圍、要注意 範(fàn)圍、限制範(fàn)圍(要對策範(fàn)圍)。在建築物基 礎(chǔ)附近修築地下結(jié)構(gòu)時(shí)，既有規(guī)範(fàn)對其接近 度的劃分如圖4所示4。 圖中區(qū)域(要對策範(fàn)圍)，沿深度方向 無限延伸，並未設(shè)界。我們認(rèn)為這對於像青

10、島這樣的硬巖是過於保守的。在建築物基礎(chǔ) 底下一定深度後，地基附加應(yīng)力的影響減弱， 同時(shí)硬巖自承力較高，修建隧道可以不考慮 建築物影響。此外，上述分區(qū)僅與單個(gè)指標(biāo) (新建隧道尺寸b2)掛鉤，而未考慮建築物基 礎(chǔ)寬度b1的影響，也是有局限性的。 -無條件範(fàn)圍無條件範(fàn)圍 -注意範(fàn)圍注意範(fàn)圍 -限制範(fàn)圍限制範(fàn)圍 圖圖4 4 隧道近接既有建築物接近度劃分隧道近接既有建築物接近度劃分 fig.4 degree of closeness partition in case of tunnel excavated near existing building foundation 4 4 硬硬巖巖隧隧道道近近

11、接接高高層層建建築築施施工工影影響響 分分區(qū)區(qū)研研究究 以下結(jié)合青島膠州灣海底隧道接線工程 的具體實(shí)際，通過數(shù)值模擬手段，對硬巖隧 道近接高層建築施工影響分區(qū)展開研究。 4.1 近接影響程度分區(qū)標(biāo)準(zhǔn) 近接施工的影響不僅存在著局域性，而 且在局部的範(fàn)圍內(nèi)應(yīng)力重分佈是有梯度變化 的，這也表明影響程度是不同的，因此提出 近接施工影響分區(qū)及標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。 根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，結(jié)合數(shù)據(jù)的曲綫擬 合，得出弱、無影響分界線： (1) 表表1 1 隧隧道道近近接接程程度度分分區(qū)區(qū)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) table 1 influence partition standard 分區(qū)特徵對策 a強(qiáng)影 響區(qū) 新建隧道對既 有結(jié)

12、構(gòu)物有影 響，且影響較 強(qiáng)，通常會產(chǎn) 生危害。 必須從設(shè)計(jì)及施工方法上採取 措施並根據(jù)既有結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度、 變形量等來研究影響程度，而 後採取相應(yīng)措施。同時(shí)對既有 結(jié)構(gòu)物和新建結(jié)構(gòu)物進(jìn)行量測 管理。 b弱影 響區(qū) 新建隧道對既 有結(jié)構(gòu)物有影 響，但影響較 弱，通常不會 產(chǎn)生危害，但 需注意。 一般以採用合適的設(shè)計(jì)及施工 方法為對策，並根據(jù)既有結(jié)構(gòu) 物的強(qiáng)度、變形量等來推定容 許值，再決定是否採取其他措 施。為施工安全，要對既有結(jié) 構(gòu)物和新建結(jié)構(gòu)物進(jìn)行量測管 理 c無影 響區(qū) 一般不需要考 慮新建工程對 既有結(jié)構(gòu)物的 影響。 一般不需要採取措施 5 5 結(jié)結(jié)束束語語 一方面，本文通過數(shù)值模擬計(jì)算得

13、出的 硬巖隧道近接既有高層建築施工影響分區(qū)可 為研究硬巖隧道鄰近建築物施工提供理論支 撐，為確定該類工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)的初始風(fēng) 險(xiǎn)等級提供理論依據(jù)，具有重要的工程實(shí)際 意義和理論研究意義。研究成果在青島膠州 灣海底隧道接線工程中得以應(yīng)用，取得了較 好的效果，保證了施工的安全順利推進(jìn)。 另一方面，由於本次計(jì)算暫未考慮人工 干預(yù)(隧道支護(hù)強(qiáng)弱、對策措施等)的影響， 僅是按毛洞開挖的最不利工況考慮，以期達(dá) 到拋磚引玉的作用，為同行研究提供一種思 路。 另由於影響分區(qū)的安全係數(shù)閾值暫無嚴(yán) 格論證，更多是靠經(jīng)驗(yàn)，有待下一階段開展 室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行臨界狀態(tài)驗(yàn)證。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1.仇文革(2003)，地

14、下工程近接施工力學(xué)原理及 對策的研究，博士論文，西南交通大學(xué)，成都。 2.張克恭、劉松玉(2010)，土力學(xué)，中國建築工業(yè) 出版社，北京。 3.關(guān)寶樹(2003)，隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集，人民交通 出版社，北京。 4.關(guān)寶樹(2003)，隧道工程施工要點(diǎn)集，人民交通 出版社，北京。 5.張永興、王桂林、胡居義(2005)，巖石洞室地基 穩(wěn)定性分析方法與實(shí)踐，科學(xué)出版社，北京。 6.鄭穎人、趙尚毅、宋雅坤(2005)，有限元強(qiáng)度 折減法研究進(jìn)展，後勤工程學(xué)院學(xué)報(bào)，第3期， 第1-6頁。 7.王永甫(2010)，有限元強(qiáng)度折減法在隧洞穩(wěn)定 分析中的應(yīng)用，博士論文，重慶交通大學(xué)，重 慶。 8.賈蓬、唐春

15、安、楊天鴻等(2007)，強(qiáng)度折減法 在巖石隧道穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用，力學(xué)與實(shí)踐， 第3期，第50-55頁。 安永林、黃戡、彭立敏等(2011)， 強(qiáng)度折減 法分析隧道整體穩(wěn)定性 ，公路交通科技， 第 4 期，第 91-95 頁。 我的大學(xué)愛情觀我的大學(xué)愛情觀 1 1、什么是大學(xué)愛情：、什么是大學(xué)愛情： 大學(xué)是一個(gè)相對寬松，時(shí)間自由，自己 支配的環(huán)境，也正因?yàn)檫@樣，培植愛情之花 最肥沃的土地。大學(xué)生戀愛一直是大學(xué)校園 的熱門話題，戀愛和學(xué)業(yè)也就自然成為了大 學(xué)生在校期間面對的兩個(gè)主要問題。 戀愛關(guān)系處理得好、正確，健康，可以 成為學(xué)習(xí)和事業(yè)的催化劑，使人學(xué)習(xí)努力、 成績上升；戀愛關(guān)系處理的不當(dāng)，

16、不健康， 可能分散精力、浪費(fèi)時(shí)間、情緒波動、成績 下降。因此，大學(xué)生的戀愛觀必須樹立在健 康之上，并且樹立正確的戀愛觀是十分有必 要的。因此我從下面幾方面談?wù)勛约旱膶Υ?學(xué)愛情觀。 2 2、什么是健康的愛情：、什么是健康的愛情： 1) 尊重對方，不顯示對愛情的占有欲，不 把愛情放第一位，不癡情過分； 2) 理解對方，互相關(guān)心，互相支持，互相 鼓勵(lì)，并以對方的幸福為自己的滿足; 3) 是彼此獨(dú)立的前提下結(jié)合； 3 3、什么是不健康的愛情：、什么是不健康的愛情： 1)盲目的約會，忽視了學(xué)業(yè); 2)過于癡情，一味地要求對方表露愛的 情懷，這種愛情常有病態(tài)的夸張; 3)缺乏體貼憐愛之心，只表現(xiàn)自己強(qiáng)烈

17、 的占有欲; 4)偏重于外表的追求; 4 4、大學(xué)生處理兩人的在愛情觀需、大學(xué)生處理兩人的在愛情觀需 要三思：要三思： 1. 不影響學(xué)習(xí)： 大學(xué)戀愛可以說是一種必要的經(jīng)歷，學(xué)習(xí)是 大學(xué)的基本和主要任務(wù)，這兩者之間有錯(cuò)綜 復(fù)雜的關(guān)系，有的學(xué)生因?yàn)閻矍椋^分的忽 視了學(xué)習(xí)，把感情放在第一位；學(xué)習(xí)的時(shí)候 就認(rèn)真的去學(xué)，不要去想愛情中的事，談戀 愛的時(shí)候用心去談，也可以交流下學(xué)習(xí)，互 相鼓勵(lì)，共同進(jìn)步。 2. 有足夠的精力： 大學(xué)生活，說忙也會很忙，但說輕松也是相 對會輕松的！大學(xué)生戀愛必須合理安排自身 的精力，忙于學(xué)習(xí)的同時(shí)不能因?yàn)楦星榈氖?情分心，不能在學(xué)習(xí)期間，放棄學(xué)習(xí)而去談 感情，把握合理的精

18、力，分配好學(xué)習(xí)和感情。 3、有合理的時(shí)間； 大學(xué)時(shí)間可以分為學(xué)習(xí)和生活時(shí)間，合理把 握好學(xué)習(xí)時(shí)間和生活時(shí)間的“度”很重要； 學(xué)習(xí)的時(shí)候，不能分配學(xué)習(xí)時(shí)間去安排兩人 的在一起的事情，應(yīng)該以學(xué)習(xí)為第一；生活 時(shí)間，兩人可以相互談?wù)剳賽?，用心去談?也可以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵(lì)，共同進(jìn)步。 5 5、大學(xué)生對愛情需要認(rèn)識與理解，、大學(xué)生對愛情需要認(rèn)識與理解， 主要涉及到以下幾個(gè)方面：主要涉及到以下幾個(gè)方面： （1）明明確確學(xué)學(xué)生生的的主主要要任任務(wù)務(wù) “放棄時(shí)間的人，時(shí)間也會放棄他 ?！贝髮W(xué)時(shí)代是吸納知識、增長才干的 時(shí)期。作為當(dāng)代大學(xué)生，要認(rèn)識到現(xiàn)在 的任務(wù)是學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)做人、學(xué)習(xí)知 識、學(xué)習(xí)為人民服務(wù)

19、的本領(lǐng)。在校大學(xué) 生要集中精力，投入到學(xué)習(xí)和社會實(shí)踐 中，而不是因把過多的精力、時(shí)間用于 談情說愛浪費(fèi)寶貴的青春年華。因此， 明確自己的目標(biāo)，規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)道路 ，合理分配好學(xué)習(xí)和戀愛的地位。 （2） 樹樹林林正正確確的的戀戀愛愛觀觀 提倡志同道合、有默契、相互喜歡 的愛情：在戀人的選擇上最重要的條件 應(yīng)該是志同道合，思想品德、事業(yè)理想 和生活情趣等大體一致。 擺正愛情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系：大 學(xué)生應(yīng)該把學(xué)習(xí)、事業(yè)放在首位，擺正 愛情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系，不能把寶貴 的大學(xué)時(shí)間，鍛煉自身的時(shí)間都用于談 情說有愛而放松了學(xué)習(xí)。 相互理解、相互信任，是一份責(zé) 任和奉獻(xiàn)。愛情是奉獻(xiàn)而不時(shí)索取，是 擁有而不是占有。身邊的人與事時(shí)刻為 我們敲響警鐘，不再讓悲劇重演。生命 只有一次，不會重來，大學(xué)生一定要樹 立正確的愛情觀。 （3） 發(fā)發(fā)展展健健康康的的戀戀愛愛行行為為 在當(dāng)今大學(xué)校園，情侶成雙入對 已司空見慣。抑制大學(xué)生戀愛是不實(shí)際 的，大學(xué)生一定要發(fā)展健康的戀愛行為 。與戀人多談?wù)剬W(xué)習(xí)與工作，把戀愛行 為限制在社會規(guī)范內(nèi)，不致越軌，要使 愛情沿著健康的道路發(fā)展。正如馬克思 所說： “在我看來，真正的愛情是表現(xiàn) 在戀人對他的偶像采取含蓄、謙恭甚至 羞澀的態(tài)度，而絕不是表現(xiàn)在隨意流露 熱情和過早的