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暗挖地铁车站明挖增层施工力学行为及安全控制技术研究
| 论文题名： | 暗挖地铁车站明挖增层施工力学行为及安全控制技术研究 |
| 关键词： | 暗挖地铁车站;明挖增层;支护结构;数值模拟;模型试验 |
| 摘要： | 近年来，中国城市地铁建设规模逐步扩大，越来越多的城市形成了地铁线路运营网络。地铁线路建设成网的同时，大量的既有地铁车站被扩建成新的换乘车站。换乘车站建造过程中，施工面临的周边环境更为复杂，经常会出现超小距离近接、下穿等施工型式，施工难度增加。明挖施工是车站扩建过程中常用的施工方法，但施工过程中存在新建结构与既有结构影响大的问题，施工力学行为十分复杂，北京地铁苹果园站换乘车站建设过程中，采用了明暗挖合建的新型式:地下二、三层暗挖施工，施工完成后，在上部明挖施工，增建地下一层，这节省了地下空间资源。但车站正上方施工中暗挖车站结构与新建基坑交叉影响更为强烈，施工难度更大。 对此，研究依托北京地铁6号线苹果园站工程，采取相似模型试验、数值模拟、理论分析和现场实测等研究方式，分析了暗挖车站的受力变形规律、围护结构的稳定性、暗挖车站地层破坏模式、车站与围护结构稳定性控制措施，研究取得以下成果: (1)依托苹果园站设计了明挖增层拓建相似模型试验，开展了明暗挖合建数值模拟分析，得出基坑开挖引起车站顶板和侧墙的相对应变增大，基坑区域内车站整体隆起，车站纵向隆起变形以基坑轴线为中心对称分布，基坑区域及基坑两侧30m区域为车站顶板的纵向隆起范围，基坑中心位置处车站横截面侧墙出现内挤趋势，车站顶板和上部侧墙受力状态发生改变，底板受力状态不变但应力得到缓解。暗挖车站的存在有利于嵌固桩的稳定，坐落于顶板上的吊脚桩桩底处出现踢脚式的滑移变形。 (2)研究通过数值模拟揭示了不同基坑宽度、不同围护桩嵌固深度下暗挖车站地层破坏模式，总结出滑裂面贯通破坏、中间土体破坏和有限土体破坏三种模式，揭示了下部结构横截面荷载转移机制，基于薄层单元法和滑楔体理论推导了侧墙荷载计算方法，依托该方法建立了基于弹性地基梁的荷载结构计算模型，并提出车站两侧纵向加固处置措施。 (3)揭示了吊脚桩的滑移机制，明确了土体参数和桩底摩擦对吊脚桩桩底滑移的影响,得出桩底连接后其变形特征由滑移踢脚形转变为鱼腹形，注浆加固区域的最佳宽度为3m,给出了桩底与暗挖车站顶板初支连接、桩后注浆加固和预留反压土三项围护结构稳定性控制措施。结合现场实测分析，验证了控制措施的有效性。 |
| 作者： | 李海峰 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 王军;吴圣智 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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