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原文传递地铁深基坑多种支护结构协同受力变形及施工控制研究

论文题名：	地铁深基坑多种支护结构协同受力变形及施工控制研究
关键词：	地铁深基坑;多种支护结构;协同受力变形;参数优化;施工控制
摘要：	随着城市地铁建设速度的加快，城市地铁建设环境的日益复杂，存在两种或多种支护结构的基坑越来越常见。目前，对带有支撑的多种支护结构的基坑进行设计计算时往往忽略了不同支护结构之间的协同受力变形，也未充分考虑到支护结构位移对于土体压力的影响。因此，对于地铁深基坑多种支护结构的协同受力变形的研究将有重要的理论意义和工程的应用价值。　　该研究以宁波红联地铁车站深基坑工程为依托，以三个较为典型的基坑部分（咬合桩与排桩协同受力变形、支腿式地连墙与地连墙协同受力变形、地连墙与MJS止水帷幕协同受力变形）作为研究对象，采用理论研究、现场实测数据、数值模拟相结合的方式，对基坑的变形受力情况开展了研究，研究成果对多种支护结构协同受力变形规律具有理论价值和指导意义，主要研究成果如下：　　（1）整理了关于基坑设计计算的相关方法和理论，根据研究对象探究了咬合桩、支腿式地连墙、止水帷幕、地连墙、排桩的设计理论，根据现有理论局限性以及基坑具体情况确定了利用ABAQUS研究的方针，为研究提供理论基础。　　（2）采用ABAQUS有限元软件对选取的三种基坑部分进行数值模拟，通过和监测数据对比，验证了模型的正确性。分析了三种基坑的设计理念和变形规律：考虑到周围建筑环境，采用了咬合桩与排桩支护结构的形式，由于咬合桩整体刚度大于排桩，咬合桩侧变形小于排桩；考虑到地层起伏，采用支腿式地连墙与地连墙的形式，由于支腿式地连墙侧支腿插入岩层，且岩土条件较好，支腿式地连墙侧位移略小于地连墙；考虑到需要隔断承压水以及适当降低成本、施工难度，采用MJS与地地连墙相结合的方式，由于上下两种支护结构的物理属性不同，水平位移存在较为明显的拐点，并根据基坑整体变形情况验证了基坑设计的合理性和安全性。　　（3）研究改变部分支护结构的关键参数对基坑变形影响，得出了对基坑变形影响较大的关键参数：在咬合桩与排桩协同受力变形中咬合桩的桩径影响较大，在支腿式地连墙与地连墙协同受力变形中支腿式地连墙墙厚的影响较大，在MJS止水帷幕与地连墙协同受力变形中地连墙的厚度影响较大，并提出了合理的基坑支护结构设计建议。通过正交试验的方式，进一步探究了咬合桩与排桩协同受力变形下的优化方案以及敏感性因素，综合考虑咬合桩桩径对于基坑整体变形影响最大，优化后咬合桩砼用量降低26.6%，可适当降低混凝土的强度等级，建议选用C25混凝土。　　（4）探究了超挖深度、支撑预加轴力对基坑整体变形的影响规律，发现超挖深度对于基坑变形的影响很大，并提出了合理的施工控制建议：开槽支撑、先撑后挖、分区分层、严禁超挖，在开挖后应当及时架设支撑并施加预加轴力。
作者：	沈乾益
专业：	土木工程
导师：	王小军;高峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023