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原文传递软土地层地铁明挖车站深基坑水平位移控制技术研究

论文题名：	软土地层地铁明挖车站深基坑水平位移控制技术研究
关键词：	地铁施工;明挖车站;软土地区;深基坑;水平位移技术;变形控制
摘要：	步入21世纪以来，我国经济迅速腾飞，城市化率大规模提升，在城市有限的空间内合理规划，尽可能多的地下空间工程成为城市发展的方向。然而地下空间工程开发的难点在于深基坑工程开挖过程中基坑的变形控制，在我国沿海地区典型的软土地层中显得尤为突出。不良的地质条件对基坑的稳定性造成巨大的影响，若及时不采取有效的控制措施，会增大增加施工过程的风险，引起基坑坍塌，甚至是人员伤亡。本文以绍兴地铁2号线车站基坑工程为依托，利用MidasGTSNX有限元数值模拟方法，着重分析了“地下连续墙+内支撑”支护方式下的基坑变形特征，并对影响基坑变形的主要因素进行了敏感性分析，并提出了相应的优化对策，研究内容及成果如下：　　(1)通过分析基坑变形实测数据，研究地下连续墙水平位移、坑外地表沉降变形规律及伺服系统对基坑变形的影响。研究表明：在基坑开挖前期，墙体水平位移较小，呈悬臂型模式；随着开挖深度的增加，地下连续墙最大水平位移逐渐向下延伸，呈内凸型模式，最大水平位移介于40mm～60mm之间；基坑地表沉降由三角型模式转变为凹槽型模式，地表最大沉降介于50mm～80mm之间。地下连续墙最大水平位移δhm范围在(0.05％，0.37%)H内，平均值约为0.21%H；最大水平位移埋深Hδhm在(0.69，0.94)H内，地表沉降δvm范围在(0.01%，0.5%)H内，平均值约为0.26%H。轴力伺服系统可有效抑制基坑围护结构水平位移，应用伺服系统后，基坑变形量约占总变形量20%。　　(2)对三维有限元模型的仿真和实测数据进行了比较，证明了该方法的正确性。利用单变量分析法，对基坑基底加固深度、基底加固深度和预加轴力的影响进行了研究。结果表明：①随着墙体厚度的增加，地下连续墙的横向位移逐渐降低，在800mm的地方，其水平位移基本达到设计要求；②与水平位移相比，地下连续墙嵌固深度对地面沉陷的影响更大，当埋入深度增大到43m时，其沉降量减小了15%；③水平位移和地表沉降均随基坑底部加固深度增加而减小，地表沉降影响范围＜40m(2.5H)；④钢支撑预加轴力对地下连续墙水平位移及地表沉降均有较大影响，轴力越大，水平位移越小，地表沉降越小，实际工程宜按设计轴力1.2~1.5倍施加。　　(3)通过敏感性因素分析，得到各影响因素对基坑变形的作用大小排序为：钢支撑预加轴力＞坑底土加固厚度＞地下连续墙厚度＞地下连续墙嵌固深度；考虑工程造价及施工难易程度，各影响因素对基坑变形的抑制作用为：预加轴力＞地下连续墙嵌固深度＞地下连续墙厚度＞坑底土加固厚度。综合以上两方面，增大钢支撑预加轴力对基坑变形抑制效果最好、费用最低。　　(4)根据基坑开挖特征及影响基坑变形的各种因素，对基坑进行了相应的优化，并给出了相应的优化方案：在预应力值调至1.5倍时，基坑稳定性增强，且具有较好的经济效益，并且综合造价最高。
作者：	杨美霞
专业：	土木工程
导师：	赵鑫
授予学位：	硕士
授予学位单位：	河北工程大学
学位年度：	2022