地鐵車站與周邊地下空間一體化施工的數(shù)值模擬分析.pdf

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1、j≯霪地鐵車站與周邊地下空間一體化施工的數(shù)值模擬分析NumericalSimulationAnalysisofIntegralConstructionbetweenSubwayStationanditsSurroundingUndergroundSpace王巍上海建工四建集團(tuán)有限公司上海201103摘要：利用MIDASGTS有限元軟件，對(duì)地鐵車站與地下空間一體化施工進(jìn)行模擬分析。將分析模型與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，探討了該模式施工對(duì)基坑圍護(hù)體系、端頭井、地鐵車站及附近隧道的影響，總結(jié)了相關(guān)的變形規(guī)律，為

2、將來(lái)類似項(xiàng)目施工積累了豐富的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：地鐵車站地下空間一體化數(shù)值模擬有限元中圖分類號(hào)：U452／文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼【文章編號(hào)】1004—1201(2012)12—1181—03隨著地下空間利用的不斷增強(qiáng)，在已建地鐵車站旁加建地下空間司空見(jiàn)慣，但這種模式具有較多缺點(diǎn)。在這種情況下，一種全新的建造模式應(yīng)運(yùn)而生——地鐵車站與周邊地下空間的一體化建造模式，即把地鐵車站與周邊地下空間相結(jié)合，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、規(guī)劃并施工的模式。由于上海軟土地基的特性，對(duì)建造一體化車站尚缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，亟需深入研究。因此，本文通過(guò)對(duì)

3、示范工程的施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，探討一體化施工過(guò)程中的圍護(hù)圖1地鐵站與地下空間平面關(guān)系示意圖2基坑支撐及開挖分塊酒店精樓區(qū)域地鐵車站．辦公樓區(qū)域體系、地鐵車站及周邊隧道的變形規(guī)律。自I}1工程概況磐地下娶2捌i商業(yè)8_開發(fā)區(qū)舅掌?霞地下，層攜篪卜糯糍軌道交通7號(hào)線浦江耀華站綜合開發(fā)項(xiàng)目是上海地鐵車站與所在地塊聯(lián)合一體化商業(yè)開發(fā)的首個(gè)項(xiàng)目，基坑面厚Il∞薤礎(chǔ)底板厚l40。{底板厚20。Ic凝±}厚2f鴻礎(chǔ)底板積約20000m，圍護(hù)體系為地下連續(xù)墻+4道水平混凝土譬有效長(zhǎng)度95m厚囂支撐。擬建的耀華

4、路地鐵站從地下室中橫穿而過(guò)，其中兩邊端頭井先行施工完畢。圖3地鐵站與地下空間剖面關(guān)系示意本工程以地鐵為界分南北2區(qū)，又可細(xì)劃為A、B?CDE5個(gè)區(qū)，如下圖所示。其中，A區(qū)為1幢26層辦公樓，地下5井、地鐵隧道及周邊環(huán)境的位移情況，本文采用了MIDAS層；B區(qū)為地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)段，地下3層：C、D區(qū)為東西2幢酒GTS對(duì)基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜和變形最大的2個(gè)剖面分別進(jìn)店，分別為23層和17層，地下均為3層。E區(qū)為商業(yè)群房，4行了三維有限元模擬，此外，還對(duì)東西2個(gè)地鐵端頭井及隧層～6層；所有區(qū)域地下室埋深均約21

5、m(圖卜圖3)。道的變形進(jìn)行了模擬，數(shù)值模擬中考慮了基坑分步開挖工序和降水的影響(圖4)。表1為模擬計(jì)算施工工況。2一體化施工的數(shù)值模擬分析2．1圍護(hù)墻體的模擬分析及與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比為了研究基坑開挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和已建端頭對(duì)數(shù)值模擬得出的云圖(圖5)進(jìn)行分析可知，隨著基坑開挖，圍護(hù)墻體的變形逐步增大，在拆除第1道支撐時(shí)墻體變形達(dá)到最大，但當(dāng)開挖到基坑底時(shí)，位移已接近最大作者簡(jiǎn)介：王巍(1981一)，男，碩士，工程師。通訊地址：上海市桂林路928號(hào)(201103)。值，在此后的換撐和拆撐過(guò)程中

6、，位移只有少量增長(zhǎng)。對(duì)于收稿日期：2012—11-02所有圍護(hù)墻體，最大位移發(fā)生在東南側(cè)的地下連續(xù)墻上，豎建筑施工34卷第12期I1181頭井當(dāng)作已建成的情形作為條件進(jìn)行模擬分析，未考慮端i囊：：頭井施工時(shí)逐層開挖土方的過(guò)程，造成計(jì)算得到的坑內(nèi)土：體隆起量較大，從而使得基坑底部以下的墻體向端頭井內(nèi)■誓■一部變形。I璉麓2．3地鐵車站與隧道土體的變形模擬分析。一?由于基坑開挖會(huì)引起基坑周圍土體發(fā)生變形，為了保圖10地鐵車站段及隧道區(qū)域土體的豎向位移證地鐵隧道的安全，有必要對(duì)地鐵盾構(gòu)機(jī)穿越的土層進(jìn)行變形

7、分析。由前文可知，地鐵端頭井的變形在拆除第1道支可達(dá)20mm，而墻后地鐵隧道區(qū)域的土體主要表現(xiàn)為沉降，撐時(shí)達(dá)到最大，此刻的土體位移也應(yīng)該達(dá)到最大。在東、西沉降量約為一15mm。地鐵車站中段土體向上的隆起量較端頭井長(zhǎng)邊的中間作剖斷面切分土體，可以看出土體的水大，最大有34mm。平和垂直位移，分別如圖9和圖10所示。3結(jié)語(yǔ)通過(guò)利用有限元模擬分析一體化施工的全過(guò)程工況，_將所得數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，驗(yàn)證了該計(jì)算模型的準(zhǔn)確性和科學(xué)性腳[。在此基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)值模擬：～一分析的優(yōu)勢(shì)，探討一體化基坑施

8、工對(duì)圍護(hù)體系、地鐵車站及圖9地鐵車站段及隧道區(qū)域土體的水平位移隧道的影響規(guī)律，為類似項(xiàng)目的施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。由圖10可知，在地鐵車站及隧道區(qū)域由于基坑開挖引參考文獻(xiàn)起的側(cè)向位移約在15mm左右，距離基坑越遠(yuǎn)則土體的側(cè)【l】霍軍帥，官全美，陳娟．坑中坑基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形特性分析[J】．土木建筑與環(huán)境工程，2011(S1)：139-142，208．向位移越小。由圖10同樣可知，距離基坑越近，土體向上[2]李云安，葛修潤(rùn)，張鴻昌．基坑變形影響因素與有限元數(shù)值模擬[J】．巖