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原文传递邻近地铁隧道深基抗围护结构设计优化研究

论文题名：	邻近地铁隧道深基抗围护结构设计优化研究
关键词：	基坑工程;围护结构;设计优化;有限元软件
摘要：	自十九世纪六十年代出现了地下铁道开始，人类不断的对地下空间的资源利用不再局限在地下铁道、地下管线以及将一些地面建筑的部分向地下空间延伸，现在还有停车场、实验室、展览馆和军事设施也出现在地下空间中。因此出现了大量技术复杂的深基坑工程，而影响这些基坑工程质量、工期还有造价的一个决定性的因素就是基坑工程支护结构的形式。但从实践经验中出发大部分基坑工程的围护结构的设计过于偏保守，从施工监测的数据来看，许多基坑整个开挖过程中的实际变形要远远小于设计控制值，说明设计方案对结构形式和材料性能的利用不够充分，存在优化设计的必要性。　　本文以郑州某邻近地铁深基坑开挖与支护为依托，郑州地区常见土质为粉质粘土、粉土及细沙，本文在现有的关于深基坑开挖围护结构的变形规律研究成果的基础上，借助理正深基坑7.0软件来计算验证工程原设计方案，然后根据工程设计控制值提出优化设计方案，并分析优化前后基坑围护桩水平位移、基坑周边地表沉降及邻近地铁隧道管片变形规律的变化，再利用迈达斯GTS软件模拟优化设计的开挖过程，并分析优化后基坑围护桩水平位移、基坑周边地表沉降和地铁管片变形规律，对比发现模拟值距离设计控制值还有监测报警值还有一定安全富余空间，证明优化方案是正确的，可以满足基坑安全稳定性的前提下节约造价的目的。具体做了以下工作: 　　(1)详细列举了国内外常见的基坑围护结构体系，对比不同围护结构形式及其组合的优劣还有他们各自的适用条件。　　(2)分析本文中围护桩加预应力锚索支护体系在施工监测中所得到的围护桩在各个工况下的水平位移、周边地表沉降还有邻近地铁隧道管片的变形规律，发现围护结构实际的变形量与远小于设计控制值和监测报警值，存在很大优化空间。　　(3)利用理正深基坑7.0软件分别优化原设计中盾构段和标准段围护桩的桩径和桩距的大小，优化计算结果反应出了盾构段和标准段优化后围护结构的变形仍在设计控制值和监测报警值以内，同时计算得出优化后围护结构造价较低，达到了既能保证安全又能降低造价的目的。　　(4)对比分析由理正软件计算的原设计的围护结构水平位移和基坑周边地表沉降结果与现场施工监测结果，发现由现场监测绘制的位移深度曲线与软件得出的曲线变化规律基本一致且形变量大小接近，可以证明输入理正软件的相关参数对计算本基坑开挖形变量结果有一定的参考价值。　　(5)借助迈达斯GTS有限元软件模拟分析优化设计方案基坑开挖过程，得出优化前后围护桩与土体在分步开挖下每层开挖后的整体位移云图，还有隧道管片周围土体的位移云图。对比理正计算结果和有限元模拟结果，发现两种软件模拟结果基本吻合，而且还证明了优化方案对地铁隧道管片的影响甚微，通过GTS模拟开挖进一步说明理正优化设计方案的正确性。为以后类似粉质粘土、粉土及细沙的地质条件下的深基坑围护结构的设计提供了一定的参考。
作者：	巫茂寅
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	王起才
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文