基坑開挖對(duì)鄰近地鐵車站影響因素研究

《基坑開挖對(duì)鄰近地鐵車站影響因素研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、基坑開挖對(duì)鄰近地鐵車站影響因素研究摘　要:隨著上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展,在地鐵車站基坑開挖時(shí),往往會(huì)遇到旁邊就是運(yùn)營(yíng)中車站的情況。作者以分析基坑開挖引起緊鄰車站變形為目的,對(duì)實(shí)際的基坑開挖進(jìn)行數(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬分析,研究了張楊路地鐵車站基坑開挖時(shí)新舊兩車站間距、源頭變形、土體彈性模量三個(gè)因素對(duì)在運(yùn)營(yíng)車站變形的影響,從而得到一些有用的結(jié)論。關(guān)鍵詞:基坑開挖;地鐵車站;有限元;數(shù)值模擬1前言上海軌道交通正邁入一個(gè)高速迅猛的發(fā)展階段,隨著地鐵的不斷擴(kuò)展和延伸,在已有車站旁邊開挖基坑的情況會(huì)越來(lái)越多。在緊鄰的運(yùn)營(yíng)車站旁進(jìn)行新地鐵車站的建設(shè),后建車站的施工必然會(huì)對(duì)已有車站產(chǎn)生影響[

2、1]~[6]。而對(duì)于地鐵車站這樣對(duì)變形要求極其嚴(yán)格的地下結(jié)構(gòu)物,臨近基坑的工程建設(shè)更是面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。如何在后建車站施工過程中,既經(jīng)濟(jì)又安全地保障在運(yùn)營(yíng)車站的安全,已成為上海地鐵建設(shè)的一個(gè)亟待解決的難題。張楊路車站位于浦東世紀(jì)大道北側(cè)人行道下,南側(cè)同已經(jīng)投入使用的地鐵二號(hào)線東方路車站平行,新老車站的最大間距5.4m。在西端頭井處,張楊路基坑與東方路基坑共用一堵地下墻,東方路地下墻即為張楊路基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。而且,東方路地下墻僅深26m,而開挖深度約22m,插入比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前有關(guān)平行換乘車站建設(shè)的工程資料和研究資料都相當(dāng)缺乏,更沒有一套成熟的理論準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)基坑施工對(duì)緊鄰車站變形

3、的影響,如何預(yù)測(cè)緊鄰車站的變形、控制緊鄰車站運(yùn)營(yíng)的絕對(duì)安全,是一個(gè)國(guó)內(nèi)外罕見的技術(shù)難題。本文通過數(shù)值模擬分析,研究了張楊路地鐵車站基坑開挖時(shí)兩車站間距、源頭變形、土體彈性模量三個(gè)因素對(duì)在運(yùn)營(yíng)車站變形的影響。2工程概況張楊路車站全長(zhǎng)218.6m,中間增設(shè)4道臨時(shí)封堵墻,將車站分為五個(gè)獨(dú)立小基坑進(jìn)行明挖施工。車站主體結(jié)構(gòu)為地下三層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)段寬19.9m,基坑開挖深度20.821m,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚1000mm的地下連續(xù)墻,墻深35m,進(jìn)入⑦1土層約6.05m;東端頭井基坑開挖深度22.432m,西端頭井基坑開挖深度22.866m,東、西端頭井的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與車站標(biāo)準(zhǔn)

4、段相同,也采用厚1000mm深35m的地下連續(xù)墻?；邮┕し謪^(qū)圖以及和東方路車站的關(guān)系見圖1。3計(jì)算模型平行換乘節(jié)點(diǎn)車站建設(shè)中,后建車站基坑變形對(duì)在運(yùn)營(yíng)車站結(jié)構(gòu)變形的影響,涉及到很多的因素。利用大型有限元軟件ANSYS模擬計(jì)算時(shí),主要目的是找到源頭變形大小,兩車站間距,不同土體彈性模量這三個(gè)因素對(duì)車站結(jié)構(gòu)變形的影響。在計(jì)算時(shí)做了如下的簡(jiǎn)化和假設(shè):(1)車站變形與該處土體變形一致的假設(shè)。地鐵車站結(jié)構(gòu)剛度與土體相比極大,實(shí)際情況下,結(jié)構(gòu)變形不會(huì)與土體變形保持一致,應(yīng)小于土體變形。但在小變形情況下,可以認(rèn)為兩者近似相同,同時(shí)從保證安全的角度考慮,這樣的假設(shè)也是合理的。(2)上海地區(qū)的

5、土屬于飽和的軟粘土,有較大的流變性。但在小變形范圍內(nèi),擬采用線彈性的土體模型,更方便模擬和計(jì)算。有限元模型見圖2。4計(jì)算結(jié)果分析4.1在運(yùn)營(yíng)車站側(cè)向變形隨兩車站間距變化的規(guī)律以上述模型為基礎(chǔ),改變兩車站間距X,右側(cè)基坑地下墻變形作為邊界條件之一。有限元計(jì)算結(jié)果整理為圖3。由圖3中可以看出,在夾層厚度X≤7m(即X≤H/3時(shí)),在運(yùn)營(yíng)車站的A墻變形受源頭變形影響較大,變形曲線形狀類似于源頭變形曲線。在夾層厚度X>7m(即X>H/3時(shí)),在運(yùn)營(yíng)車站的A墻變形受源頭變形影響較小,A墻變形趨近于直線。將兩車站間距與A墻變形最大值與的計(jì)算結(jié)果整理為圖4及圖5,從中可以擬合出兩

6、者間的規(guī)律。由計(jì)算結(jié)果得到的擬合結(jié)果看,兩者相關(guān)系數(shù)非常接近1,相關(guān)性非常顯著。由于A墻的側(cè)向變形最大值即為東方路車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的最大值,則通過上圖的擬合結(jié)果,可以得出臨近車站側(cè)向變形最大值Y與兩車站間距X間的函數(shù)關(guān)系。4.2車站豎向變形隨兩車站間距變化的規(guī)律根據(jù)計(jì)算結(jié)果,豎向變形非常小,變化范圍在-0.8mm~+0.8mm之間。即兩車站間距的變化對(duì)車站豎向變形影響非常小。底板與A墻交點(diǎn)的豎向變形值與兩車站間距的關(guān)系如圖6所示。由圖6中可以看出,豎向變形并非越靠近基坑越大,而是在約1/3H距離處達(dá)到最大值。4.3車站側(cè)向變形隨源頭變形變化的規(guī)律在其他條件不變的情況下,將源頭豎

7、向變形從0mm增加到6mm,車站結(jié)構(gòu)豎向變形僅從0mm增加到0.1mm。源頭豎向變形對(duì)車站結(jié)構(gòu)變形影響非常微弱,下面主要討論側(cè)向變形的影響作用。通過將實(shí)測(cè)側(cè)向變形曲線上變形值等比例放大,研究側(cè)向變形變化對(duì)在運(yùn)營(yíng)車站結(jié)構(gòu)變形的影響。計(jì)算結(jié)果整理為圖7。由對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,要求曲線通過原點(diǎn),即源頭變形為0時(shí),A墻變形為0。從擬合結(jié)果可以看出,兩者呈線性關(guān)系。4.4車站豎向變形隨源頭變形變化的規(guī)律根據(jù)計(jì)算結(jié)果,隨著源頭變形的增大,豎向變形線性增大,斜率為-0.0565,即源頭變形中的側(cè)向變形對(duì)車站豎