苏州地区深基坑支护结构设计与实例分析

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有限的城市用地限制了城市的进一步建设与发展,如今的城市建设多围绕高空和地下两大主题,可见开发利用城市地下空间是缓解城市用地紧张的重要措施之一,也是推进城市可持续发展的必然要求。高层建筑与各类地下工程的建设都离不开深基坑的开挖与支护。随着城市建筑密度不断增大,深基坑支护难度也大大提高。选择合适的支护型式是深基坑工程的首要问题,直接关系到整个项目的安全性、工程预算以及施工工期。深基坑工程具有鲜明的地域性,基坑支护结构的选型与设计受地质条件与环境条件的影响较大。苏州位于长江三角洲平原地区,水系发达,是典型的软土地区。以2007年苏州地铁一号线开工建设为标志,苏州已进入地下空间开发利用的历史新阶段。研究苏州地区典型的深基坑工程案例,探索适用于该地区的深基坑支护型式与设计方法,对于该地区实际工程建设具有社会和经济双重意义。本文的主要研究内容与成果如下:(1)研究苏州地区独有的地质特性,根据地质资料与相关文献整理出该地区地下承压水层和主要软弱土的分布情况,据此对苏州各区域的地质条件进行评估。(2)以苏州地区大量深基坑工程案例为基础,总结苏州地区深基坑支护结构选型与设计的一般流程,并系统阐述该地区几种常见支护型式的结构原理、适用性和稳定性验算方法。(3)以苏州工业园区某新建项目为例,引入层次分析法对该项目的基坑支护方案进行决策。根据基坑实际情况,从安全性、经济性、施工影响和技术可行性4个方面选定12个指标,通过查阅文献和专家调查法确定各指标的权重,建立层次结构模型对三个备选支护方案进行综合评价。最终发现决策结果与实际情况相符合,说明钻孔灌注桩结合止水帷幕作为围护结构是最合适的。上述决策过程能够为层次分析法在深基坑支护方案优选中的应用提供参考。(4)运用有限元分析软件MIDAS GTS NX对苏州工业园区某新建项目的基坑开挖与支护进行模拟。分析基坑降水和开挖导致的土体沉降、基坑开挖过程中支护桩的位移及其变化、内支撑所受轴力、立柱和立柱桩的竖向位移等情况。模拟结果显示的各项数值均在合理范围内,相比于计算值虽有一定误差,但也在合理范围内。最后根据模拟结果,评估基坑开挖对周围环境的影响以及支护结构的支护效果。(5)在上述数值模拟的基础上,通过改变支护桩桩径(围护墙厚度)和内支撑截面尺寸两种方法,研究支护桩水平位移的变化规律并分析其原因。最终发现支护桩桩径和内支撑的截面尺寸的变化对支护体系的整体稳定性存在特定影响规律,所得结论可用于指导实际工程设计。
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