摘要:基于临近南京地铁2号线隧道的新媒体大厦深基坑工程，在TRD设计与施工优化的基础上，采用有限差分模型对TRD止水条件下基坑开挖时隧道的位移进行分析，并与止水失效工况进行对比。结果表明，TRD止水效果良好的情况下，基坑开挖时隧道最大水平位移和最大竖向位移均小于隧道水平变形控制值和预警值，而止水失效时二者变形远超控制值和预警值。最后通过渗流检测及地铁实际监测数据证明本工程TRD止水效果极佳，基坑施工过程中对地铁隧道扰动微小。

关键词:深基坑;地铁隧道;TRD;止水性能;有限元分析

3.1 止水效果良好的影响分析

3.1.1三维有限元模型

为研究基坑开挖对南京地铁2号线雨润大街站—元通站区间盾构隧道的影响，使用三维有限差分计算软件FALC3D进行模拟仿真。本次模拟使用软件分析基坑开挖在TRD止水良好的情况下对临近地铁结构的影响。

在饱和软土地区，考虑到基坑开挖模拟的计算精度和效率，模拟范围水平向外延基坑开挖深度4倍距离，竖直方向延伸基坑开挖深度3倍距离，主体模型尺寸为277.5m×252.0m×64.0m，模型单元数117312个，节点数126023个，分析采用修正剑桥模型(MCC模型)，三维模型采用水土合算的全应力法分析。土体采用实体单元模拟;地下连续墙采用实体单元，地铁隧道盾构管片使用壳单元模拟，基坑内钢筋混凝土支撑使用梁单元模拟，立柱(格构柱)采用桩单元模拟。

1)边界条件模型四周边界约束垂直截面方向水平位移，底部全约束，顶端自由。

2)初始条件模拟的初始条件为基坑围护结构施工完毕，包含地下连续墙、钻孔灌注桩，北侧与东侧的止水帷幕、内部立柱(桩)，初始地应力平衡计算之后位移清零，作为基坑开挖模拟的初始条件。

3.1.2计算结果与分析

本次分析将基坑开挖简化为4步开挖，以3道支撑为分界点，第1层开挖深度2.0m，设置第1道支撑;2层开挖深度7.5m，设置第2道支撑;3层开挖深度12.0m，设置第3道支撑，4层开挖深度16.0。基坑各层开挖完成后邻近基坑地铁隧道结构位移特征值如下:隧道沉降z为1.047 5mm;水平位移x为1.731 6mm;水平位移y为1.853 4mm。

由以上计算结果可知，在TRD止水效果良好的情况下，基坑开挖时隧道最大水平位移为1.85mm，最大竖向位移为1.05mm。二者均小于隧道水平变形控制值和预警值，基坑正常施工对隧道结构变形影响较小。

3.2 止水失效的影响分析

基坑设计了地下连续墙、TRD水泥土搅拌墙、双高压旋喷桩等多种截水措施，假设对防水措施部分失效，模拟分析对地铁盾构隧道的影响。

3.2.1计算模型

数值模型为FLAC3D建立的“二维”模型，模型尺寸为220m×64m×1m;土体本构采用修正剑桥模型(MCC模型);盾构隧道使用shell单元。在建模与计算分析过程中做如下假定。

1)假定条件模拟的初始状态为基坑开挖见底，不考虑基坑侧壁的变形，本模型仅考虑降水影响，综合影响可近似为基坑开挖与降水影响的叠加;本次模拟不给出瞬态流固耦合沉降过程，只给出水位稳定之后对应的计算结果。模型底部全固定，y方向位移全固定，左右两侧及地下连续墙固定x方向位移，竖向自由。

2)边界条件底部为非渗透边界，地下连续墙设置为非渗透材料:1右侧边界固定初始水压，左侧边界为非渗透边界，基坑边界上半部分给定水压;2右侧边界水压自由变化，左侧边界为非渗透边界，基坑边界整体给定水压。

3)固相初始条件在静水压力条件下计算初始地应力，形成初始应力场作为地层变形计算的初始条件。

4)液相初始条件初始潜水水位为地下2m，潜水面以下为静水压力;潜水面为自由水面，水面以上(有效)饱和度为0，水面以下饱和度为1。

3.2.2计算结果与分析

考虑基坑止水帷幕止水效果不理想，地层深处微承压水水头下降，基坑外部与基坑内部产生完全的水力联系，在这种状况下，通过模拟计算可知，当基坑底层止水帷幕效果欠佳时，基坑内外产生水力联系，将会强烈影响地下水水压分布，进而导致地层变形，带动隧道产生沉降和水平移动，隧道产生较大的位移，具体如表3所示，远超地铁隧道变形控制值，将对地铁运营安全造成严重影响。