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原文传递地铁车站深基坑工程对周边环境变形影响数值模拟研究

论文题名：	地铁车站深基坑工程对周边环境变形影响数值模拟研究
关键词：	地铁车站深基坑;周边环境;变形控制;支护结构;数值模拟
摘要：	地铁车站深基坑工程经常处于建筑物及地下管线等分布密集的区域，研究地铁车站深基坑工程对周边环境变形的影响具有重要意义。本文依托南京某地铁车站深基坑工程，采用数值模拟方法，分析了基坑对周边环境变形的影响规律，在明确变形控制标准的基础上，运用ABAQUS软件提出并优化了基坑周边环境的变形控制方案，通过分析工程监测数据，验证了数值模拟结果的合理性。本文的主要工作如下：　　1.根据数值模拟结果，探究了基坑施工对邻近建（构）筑物与地下管线变形的影响规律，结果表明：邻近基坑的建筑物会产生向基坑中部和坑内的倾斜；应重点关注紧邻基坑的建筑物，其沉降量与倾斜值明显大于其它建筑物；地下管线沿基坑长度方向的变形分布曲线近似“U”形；紧邻基坑浅埋管线的沉降与其距基坑的距离及埋深的相关性不明显；对基坑中部附近的地下管线，应主要控制其沉降量，对基坑端头井附近的地下管线，应主要控制其差异沉降量。　　2.基于工程实际采用的基坑支护结构设计方案，考虑不同的竖向布置、水平布置和截面类型，对支护结构的6道支撑进行优化设计的模拟，结果表明：下调第6道支撑会增大周边环境的变形；架设临时支撑、增大第2道支撑的截面尺寸均有利于抑制周边环境的变形。依据上述结果确定了支护结构的优化方案：将第2道支撑的截面尺寸从Φ609mm×16mm增大为Φ800mm×16mm，在第4道支撑上方3.0m处架设临时钢管支撑。　　3.对邻近基坑某浅基础建筑物采用隔离桩保护方案进行数值模拟，考虑了桩长、桩中心距、桩径、平面布设部位及范围等因素的影响，结果表明：隔离桩的桩长越长、中心距越小、桩径越大，其变形控制效果越好；将隔离桩墙向基坑中部延伸可提高其变形控制效果；隔离桩墙离保护对象越近，其变形控制效果越好。依据上述结果确定了隔离桩的优化布设方案：桩长、中心距与桩径分别取35m、1600mm、1000mm，平面布置长度在与保护对象等长的基础上向基坑中部延伸15m，隔离桩中心轴线距建筑物边线3m。　　4.根据工程监测数据，对比验证了数值模拟结果的合理性，分析了实际工程中基坑周边环境的变形，结果表明：数值模拟结果能较好地反映基坑与周边环境变形的主要特征，数值模拟结果与监测数据体现的变形规律基本一致；基坑未开挖至坑底设计标高时，基坑周边环境已产生较大变形，建议对周边环境采取变形控制措施。　　5.依据数值模拟结果，提出了基坑周边环境变形控制的建议方案：在对工程实际采用的基坑支护设计方案进行优化的基础上，对邻近基坑的浅基础建筑物及管线采用隔离桩进行保护。以某浅基础建筑物为例，对前述建议方案进行了数值模拟验证分析，结果显示：该建议方案可满足邻近基坑建筑物的变形控制要求，并可使隔离桩墙大部分保护区域内的各类管线变形不超出控制值。
作者：	曾家培
专业：	土木工程;岩土工程
导师：	童小东;陶津
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021