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随着中部地区城市的高速发展,城市人口剧增,土地资源日益紧张,实现城市空间三维化和交通立体化的需求日渐强烈,而深基坑工程也成为城市岩土工程的主要内容。深基坑工程是指与深基坑有直接关系的工程活动,主要包括土方开挖工程、基坑支护工程、防水防渗工程、环境保护工程。
地铁车站深基坑监测对于保障坑的正常施工与周围建筑物的安全具有重要意义。本文以武汉地铁二号线名都站深基坑工程为背景,在深入分析国内外相关研究成果的基础上,对现场监测数据进行了详细分析,并结合数值模拟软件对深基坑分步开挖过程中支护结构的受力变形特性进行了研究。本文的主要工作和结论如下:
1.结合深基坑监测方案和现场监测数据,分析了基坑深部水平位移、周边重要建筑物及管线的沉降以及钢支撑的轴力变化情况,以此为依据对深基坑的变形机理和变形规律进行了研究,并探讨了引起基坑开挖变形的主要因素和减小变形的措施。
2.名都站深基坑周边环境极其复杂,在距离基坑10m的一侧分布有一幢30层高层建筑,另一侧有人员密集的学生公寓楼。通过对比分析基坑两侧不同基础型式的建筑物沉降数据,可知:采用深基础型式的高层建筑物比采用浅基础的低矮建筑物能更好地抵抗沉降变形。
3.采用有限元数值分析方法,借助于Midas GTS软件建立三维模型,得出了不同施工工序时基坑及周围土体的位移云图和变形曲线,从而对深基坑分步开挖过程中支护结构的受力变形规律进行了研究,并将计算结果与监测结果进行了对比分析,结果表明:计算结果和监测数据基本吻合,说明模型参数的选取及施工阶段的划分是合理的,且计算结果能较好地模拟深基坑开挖过程中围护结构、土体的受力变形特性。
4.基于上述模型模拟了无支撑状态下基坑开挖过程中的变形情况,从而分析了钢支撑的架设对抑制基坑开挖变形的作用;针对基坑开挖提出另一种分步开挖方案,对分步开挖时基坑的稳定性及基坑围护结构的变形进行动态模拟,并与现有开挖方案进行了分析比较。结果表明及时的架设钢支撑及合理的施工工序可以有效的降低基坑时空效应的影响,增强基坑的稳定性。
地铁车站深基坑的施工是一个综合性极强的岩土工程。本文通过对基坑开挖过程中支护结构的受力变形情况进行分析,得出了相关受力变形规律和施工的建议,为武汉地铁车站深基坑工程提供了理论依据和指导,有助于提高深基坑的设计水平和安全性,对类似工程的设计、施工和研究积累了有益的经验。