4.5　小结

本章讲述了上海典型土层HSS本构模型及其参数确定方法，以正上方基坑开挖卸载引起隧道的隆起变形和横竖收敛变形为主要分析目的，通过数值计算分析影响隧道变形的主要因素，包括基坑开挖平面尺寸、土体加固形式和范围、抗拔桩的设置以及开挖时间等。利用建立的有限元模型，通过对比分析，初步得出以下结论：

①隧道管片结构采用多铰接头模型可以较好地模拟出上方卸载作用下的隧道变形姿态。在正上方基坑开挖卸载作用下，隧道的变形呈现出竖向拉伸、横向压缩的“竖鸭蛋”变形姿态，且隧道管片结构在可承受强度范围内，管片自身的横竖径变化是均衡协调的。

②土体加固后，改变了卸载作用影响下隧道的变形姿态，主要以竖向隆起变形为主。对于隧道管片自身来说，隆起（或沉降）和收敛变形并不是独立发生发展的，两个方向上的直径变化趋势是相悖的，均为适应土体因应力释放产生变形的自身调节。针对正上方卸载，隧道管片隆起变形是引发的主要变形方式，由于拼装结构，管片椭圆度姿态发生变化，伴随有横向收敛变形，即隧道管片的变形是随土体回弹的整体隆起变形和自身管径变化。

③随着上方土体卸荷比n 增大，隧道隆起变形递增，当基坑开挖宽度W 小于隧道外径D 时，变形量增长有限；当W＞D，n＞0.5时，隆起变形量增幅较大，必须采取控制措施限制隧道变形。隧道外土体门式加固可抑制隧道横向收敛变形的发展，改善隧道的变形姿态；基坑内土体满堂加固后，隧道的隆起变形平均减小约35%，收敛变形减小约40%。

④隧道上方基坑内土体满堂加固，可有效限制土体的回弹，从而隧道的变形进一步得到控制。相较于土体未加固，即原状土体，土体加固后（qu≥0.8MPa），上方基坑开挖影响隧道的隆起量s减小达50%，横向收敛变形Δd 减小也超过50%。若严格达到加固体强度要求，对控制上方基坑开挖引发的隧道隆起变形和收敛变形效果非常显著。

⑤隧道两侧设置抗拔桩与基坑底板形成门式保护箍，对隧道的保护作用明显，进一步使得隧道隆起和收敛变形均减小约25%。在隧道正上方进行基坑开挖，采取：隧道外土体门式加固、基坑内土体满堂加固、隧道外两侧设置抗拔桩等加固控制措施后，可控制隧道隆起量s与基坑开挖深度h 的比值变化范围在0.78‰～1.71‰，平均值为1.16‰。

⑥控制基坑开挖时间有利于控制隧道变形的发展，开挖时间越长，隧道变形将越大，时间因素对隧道隆起变形的影响大于横向收敛变形。隧道变形随时间因素的收敛趋势与土体扰动后固结完成过程有关。

⑦隧道上方基坑开挖，隧道的变形与基坑规模、基坑围护结构形式、土体加固范围及强度、开挖时间等密切相关，变形控制措施并非孤立作用，实施时需根据具体工程环境综合考虑。