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原文传递徐州地铁一号线车站基坑降水开挖对周边环境影响及控制方法研究

论文题名：	徐州地铁一号线车站基坑降水开挖对周边环境影响及控制方法研究
关键词：	地铁施工;基坑降水开挖;孔隙水压力;止水帷幕;回灌井;周边环境
摘要：	近年来，随着经济和社会的的蓬勃发展，兴建地铁已成为未来发展的重中之重。徐州作为五省通衢和文化名城，也迎来了地铁建设的热潮，这对于徐州市的经济和社会的发展将具有非常重要的意义。但是，地铁的建设难免要开挖基坑，一旦开挖基坑就会使隧道周边建筑以及设施面临被破坏的风险，所以在开挖基坑时关注稳定性的问题是很重要的。　　以徐州市地铁1号线06号标段狮子山站的深基坑工程为依托，通过现场调研、查勘资料等手段，并理论分析了研究区域内车站基坑降水开挖引起的地表沉降机理，将渗流因素考虑进去，利用FLAC3D对所得的数据进行分析并进行数值模拟计算，从而进行基坑稳定性分析。分析了在基坑降水开挖过程中孔隙水压力的分布、地表的沉降、围护结构的侧向变形和内支撑轴力的变化规律。通过对比实际检测情况，以上所得的模拟结果与之相匹配，并且关于土体和围护结构的变形也满足要求。数值模拟结果可以比较准确地反映工程的实际情况。从而得到以下结论：　　（1）总结了徐州地铁1号线区域地质构造概况，分析了徐州地铁1号线水文地质特点及典型车站基坑开挖降水计算模型。概述了插入不同深度止水帷幕、布置回灌井和不同降水深度控制方法下的工程模型分析方法。　　（2）狮子山站具有特殊的水文地质条件，周边地表水和地下水分布较广，地下水补给充足，这些都是基坑施工期间存在的隐患。可能会导致土的沉降量过大、降水困难等问题，因此需要及时采取控制措施，保证施工和周边环境的安全。　　（3）在基坑的降水开挖过程中，由于孔隙水压力呈凹槽型分布，所以其在基坑中心附近的变化最明显，随着时间的流逝而趋于稳定。而在基坑外侧由于止水帷幕的存在，其孔隙水压力降低的不明显，在降水影响半径外，孔隙水压力基本不变。地表沉降及影响范围随着基坑的开挖深度的增加逐渐增大，地表沉降随距基坑边缘的距离呈开口向下的抛物线型分布，地表的最大沉降发生在距离基坑稍远处。降水与开挖共同影响着地面的沉降，在距坑边一定距离范围内，沉降值的增长速率逐渐加快，超过一定距离时，地表沉降开始逐渐脱离基坑降水开挖的影响，其沉降量随着时间慢慢变小，并且减小的速率也同时变小。由于开挖所造成的瞬时卸载导致基坑向上凸起，且凸起的最严重的地方在基坑中轴线上。当基坑的开挖深度越来越深时，基坑的围护结构会产生先增加后减小的侧向变形。内支撑结构在围护结构变形较大的位置会产生更大的轴力。　　（4）得到了增加止水帷幕深度、布置回灌井和增加降水深度等措施下地表的沉降规律。随着止水帷幕插入土体深度的增加，地表固结沉降影响具有明显减小的趋势，另外增加止水帷幕的深度还能有效的控制基坑坑底的卸荷隆起。但是止水帷幕超过一定深度对地表沉降的效果影响不再明显。在基坑外侧一定距离处布置回灌井也能进一步减少地表的沉降，但地表沉陷符合控制值后不应再回灌，不然不仅会增加施工成本，带来的效果也是微乎其微。地表的沉降量与基坑降水深度成正比关系，深度越深，沉降量越大。因此在实际降水过程中保证安全施工的前提下，可通过减少降水深度来减小地表的沉降值。
作者：	华伟
专业：	建筑与土木工程
导师：	马金荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国矿业大学
学位年度：	2020