地铁车站基坑开挖过程变形预测研究

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本文对基坑的开挖方式、基坑开挖变形的预测手段、基坑开挖过程中的工程监测以及基坑开挖时围护结构和周围地表的变形等内容做了简要的介绍与总结,并对基坑常见的围护结构进行概述。由于不同地质条件下基坑开挖时的变形规律不完全相同,本文介绍了包括黏性土在内的几种土层,着重阐述了不同土层在基坑开挖时所表现的不同变形影响。本文对所研究基坑的概况进行介绍,对各监测手段的监测要求、监测原理以及各监测手段的正确监测方法进行介绍。为了区别研究基坑不同位置的开挖变形,本文对大量的监测数据进行分类研究,并选取具有代表性的监测点重点分析。利用有限元分析软件—PLAXIS对基坑开挖过程中围护结构及地表的变形进行分析和预测,建模过程如下:
  (1)分析基坑的类型以及复杂程度,确立通过PLAXIS建立的二维断面。
  (2)根据现场土层情况以及搜集到的土层参数,为各个土层选取合理的土层模型,即摩尔库伦模型、强化土模型。
  (3)根据施工工序,分步将模型建立起来。通过软件模拟施工后,计算并输出各工序施工所引起的围护结构及地表的变形,这些变形预测的位置与工程监测变形的位置相对应。
  (4)将不同的工序施工阶段的各监测项目的变形数值整理出来,用于与实测数据的比较。
  在基坑开挖的第一个阶段,本文将实测数据与变形预测数据对比,发现两者数据之间误差在合理范围内。在基坑第二开挖阶段,本文对基坑开挖引起的变形做出预测,并将预测结果与实测数据比对,发现两者数据误差在允许范围内。基于前两次准确的基坑开挖变形预测,本文对基坑第三次开挖变形做出预测,并对各项变形预测数据进行研究,得出一些结论:
  (1)产生变形的速率基本表现为随开挖深度的不断增加而增大,围护结构变形的最大施工阶段出现在基坑未浇筑底板之前的第三开挖阶段。
  (2)在基坑周围地表的水平位移分析中,水平位移最大的位置出现在基坑开挖的第三阶段,且出现在距离基坑围护结构最近的地表处,距离围护结构较远的地表水平位移量较小,呈现递减趋势。
  (3)在基坑各个工序开挖的过程中,周围地表的竖向位移变形最大值都未出现在距离围护结构最近的地表处,而基坑附近地表的竖向位移方向在开挖过程中波动较大,位移最大值出现在距离基坑一定距离的位置,且出现在基坑开挖的第三阶段。
  (4)在基坑开挖初期,无论是对围护结构还是周围地表来说,他们的变形量均不大,但都表现为变形趋势的无规律性,各项变形的发展方向差异明显。
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