地铁车站支护与主体结构相结合深基坑变形

依托济南某地铁车站基坑工程,建立考虑土与结构共同作用的三维数值模型,模拟支护结构与主体结构相结合的基坑施工全过程,研究基坑的围护桩侧移、坑外地表土体沉降和坑底土体回弹规律。结果表明:随着开挖深度的增加,围护桩向基坑内部运动,且最大侧移沿桩身逐渐增大,最大值为开挖深度以上1 m左右;混凝土立柱的存在会明显加大围护结构的整体刚度,进而减小围护桩的侧移;基坑外侧最大沉降发生在约为1/2基坑宽度的区域,周边土体沉降范围约为4倍支护深度;混凝土立柱能减小基坑底部土体的回弹。采用支护与主体结构结合的方式,可以减小基坑在施工过程中的变形。     

地铁车站施工地连墙横向变形的空间演化规律

研究目的:地铁车站往往位于城市中心,周边限制条件较多,车站基坑地连墙的横向变形是地铁施工面临的关键问题之一。地连墙横向变形规律复杂,难以得到解析解,数值模拟也存在诸多假设条件。因此,有必要基于长期监测数据,进行空间演化规律及其统计特征的研究。研究结论:(1)时间效应对基坑横向变形影响显著,施工中需优化施工工序,控制无撑暴露时间;(2)车站基坑开挖期间地连墙变形速率显著增大,车站施工期间变形速率减缓,本工程墙体最大变形速率出现在第五层土体开挖期间;(3)车站基坑坑底开挖完成至底板浇筑期间,是地连墙横向变形的关键增长时期之一,变形速率较大,而主体垫层施工后墙体变形增长减缓,在底板浇筑完成后,墙体变形趋于稳定;(4)本研究成果可为类似地铁车站基坑的相关设计与施工提供参考。     

呼和浩特地铁深基坑支护冻胀影响数值分析

研究目的:为研究低温作用下水土冻胀对地铁基坑支护结构的影响,依托呼和浩特市某车站地铁基坑,建立地铁深基坑数值计算模型,模拟季节温度变化对基坑体系的影响,探究越冬基坑在外界温度变化条件下,基坑周边土体、地下连续墙及坑底土体温度场变化规律,水土冻胀力主要影响范围,基坑支护体系内力及变形的变化规律。研究结论:(1)冻胀初期受表层温度影响较大的范围主要集中在5 m以内,随着外部温度的逐渐下降,土层冻结深度在逐渐增大,且在距离基坑0. 5 m范围内最大冻深达到15 m,在基坑外侧边缘的土体冻深相对较小,受气温影响较大;(2)基坑外侧土体受冻胀影响范围集中在7 m以上,随着基坑深度的增加,支护结构受冻胀的影响逐渐减少,且影响减少得较为迅速;(3)低温条件下考虑水土冻胀影响,基坑第一道横撑轴力增加约22%,地连墙最大水平位移增加约24%;(4)本研究成果可为严寒地区深基坑工程支护设计与施工提供参考。     

复杂基坑施工对相邻地铁车站沉降的影响分析

研究目的:既有的地铁车站周边常存在后续的商业开发,基坑邻近车站施工会对其结构变形产生不利的影响。本文以天津市天河城购物中心复杂基坑施工为背景,通过三维数值分析,计算基坑的两种开挖方案引起的相邻天津地铁3号线和平路站的沉降值,并评估两种方案对地铁结构安全性的影响,为施工方案的选择提供依据。研究结论:(1)基坑在降水与开挖共同作用下,坑底出现微隆起,基坑周边地表出现沉降槽,地铁车站以沉降变形为主;(2)原方案能更好地控制地铁车站变形,调整方案引起的车站最终沉降略大于原方案;(3)两种方案均能满足地铁变形控制要求,调整方案的工期比原方案减少3个月,经综合比选后推荐采取调整方案;(4)本文根据实际工程进行分析研究,其成果可应用于基坑紧邻地铁施工对既有地铁车站影响的处理。     

半铺盖法地铁车站深基坑支护工程安全性分析

西安地铁四号线五路口车站采用半铺盖顺筑法施工,基坑中部的临时立柱桩造成了钢管支撑安拆难度大,地下水位偏高及局部限高下施工等不确定性因素给基坑支护工程施工安全带来隐患。阐述了该支护工程特点及方案设计,通过对现场监测数据的分析,得到围护桩桩顶水平位移、支撑轴力、临时立柱桩沉降及地表累计沉降。同时运用有限元软件模拟基坑开挖,模拟结果和实测结果对比表明,基坑支护方案合理可行,结构可靠安全,达到了预期效果。     

基坑开挖对已建地铁站结构的安全性影响研究

研究目的:已建地铁站后续物业开发时,超大基坑施工过程对地铁车站结构的影响较大,为了保证地铁运营的安全性,本文运用数值仿真分析模型,研究了基坑施工过程土体应力、应变特征,分析了基坑开挖对地铁车站结构的影响,评估了地铁车站结构的安全性,对项目进行可行性分析,并给出建议措施。研究结论:(1)地铁车站后续物业开发会对车站结构及轨道产生不利的变形影响;(2)基坑开挖过程中,地层的变形主要出现在基坑底部,施工时,应制定合理的施工方案,遵循"时空效应"原则,避免大块土体开挖;(3)模拟过程中,基坑沉降对地铁车站的影响主要表现在引起局部应力集中,需要对施工过程的关键点进行合理的简化,以保证模拟的准确性和计算的完备性;(4)施工过程中需加强对近邻地铁车站结构的变形监控工作,以保证线路安全营运和施工的顺利进行;(5)本文根据实际工程进行分析研究,其成果可应用于地铁后续物业开发对已建地铁结构影响问题的处理。     

苏州地铁车站深基坑变形规律及影响分析

以苏州地铁3号线新区站及文昌路站深基坑地下连续墙变形监测数据为基础,研究不同开挖工况对围护墙体变形的影响规律,同时对坑底土体暴露时间下围护墙体变形进行分析,并对比有无路面盖板对基坑变形的影响。结果表明,施工过程中支撑架设不及时会导致基坑出现较大变形,同时,坑底土体对基坑变形有显著影响,另外,现浇路面盖板对基坑变形的约束效果显著。据此,提出施工单位应及时架设支撑、减少时空效应,施工应尽量缩短坑底土体暴露时间,设计应重点考虑现浇路面盖板对控制变形的有利方面等措施。     

洞桩法施工引起土体变形的规律研究

研究目的:洞桩法作为一种修建地下车站的新兴工法,发展迅速,但其已有的研究成果主要集中在地表沉降及管线变形上,忽视了地下结构与土体的相互作用,尤其缺乏对于四洞三跨结构洞桩施工引起土体变形研究。本文以北京地铁16号线苏州街站工程为背景,基于实测数据对导洞开挖阶段地表沉降的发展及分布规律进行分析,并结合有限元方法动态模拟地铁车站洞桩法施工过程,研究四洞三跨结构洞桩法各施工阶段引起的土体变形规律。研究结论:(1)多个相邻导洞同时开挖会引起"群洞效应";(2)对地表沉降影响最大的主要是导洞开挖、初衬施工及二衬施工这三个阶段,占总沉降量的比值分别为32%、55%和7%;(3)二衬施工完后,支护体系初步形成,除开挖面底部土体因卸荷产生竖向隆起外,其他土体主要以水平变形为主:拱顶上部土体向车站中心发生一定水平位移,同时拱顶两侧土体受支护结构伸张变形的影响,向车站外侧发生明显水平位移;(4)本研究结论可为洞桩法的推广与应用提供理论依据,并可为类似工程的施工与设计提供参考。     

软土地区逆作法地铁换乘车站基坑变形特性研究

研究目的:地铁嘉善路车站为上海市轨道交通9号线二期工程与12号线工程的换乘站,为地下三层岛式车站。场地浅层以淤泥质粉质黏土和淤泥质黏土为主。本文通过监测数据,分析了该换乘站逆作法施工过程中的连续墙侧向位移特性、墙顶沉降特性、立柱隆起特性以及周围地面沉降特性,探讨了其发展的规律,与已有研究成果进行了对比,得到一些有价值的结论。研究结论:研究结果表明,软土地区地铁车站逆作法施工变形特性如下:(1)连续墙侧向位移特性呈中间大、两侧小的趋势,最大水平位移始终出现在距离开挖面上几米的位置。最大位移量和开挖深度的比值约为0.18%。(2)连续墙墙顶竖向变形均以沉降变形为主,且绝大部分沉降变形发生第二层土开挖结束以前,在这个阶段以后,墙顶竖向变形呈波动状态。(3)在基坑开挖过程中,基坑内土体以及立柱桩基均呈隆起趋势,在开挖初期隆起量较大。(4)土方开挖造成的地表沉降约为开挖深度H的0.13%。研究成果对于同类工程的设计、施工具有借鉴价值。     

砂卵石地层基坑开挖对侧方地铁交叉隧道和车站的影响分析

以成都某近邻运营地铁结构的基坑工程为背景,运用有限元法分析研究基坑大范围开挖卸载期间支护结构,尤其是斜撑加基底支挡桩支护形式的变形及受力特性,且重点分析基坑侧方地铁交叉隧道及车站的变形特性及受力变化。研究结果表明:(1)斜撑加基底支挡桩支护体系构造简单、受力明确;(2)基坑开挖卸荷使地铁隧道整体变形趋势表现为偏向基坑一侧,且变形分布形态呈"鸭蛋"状;(3)基坑开挖卸荷使侧方交叉隧道内力增大,且内力分布形态发生一定程度的偏转(偏向基坑侧),呈现出偏压状态,故实际工程中应加强动态监测;(4)基坑开挖期间近基坑侧车站端头发生整体上浮,而远离基坑侧发生下沉,即地铁车站发生一定程度的倾斜,因此基坑大范围开挖过程中应予以重点关注。     

深软场地地铁车站深基坑开挖变形实测分析

研究目的:对某大型地铁车站深基坑开挖过程中的软弱场地变形监测结果进行了统计分析,对基坑开挖引起的地面沉降、墙体水平位移和立柱桩体沉降的时空变化规律进行了整体分析,尤其是对不同基坑开挖深度对基坑变形速度的影响规律进行了总结。相关的结论和建议对城市软弱地基内地铁车站深基坑的变形监测方案设计、施工组织设计和施工安全控制等都具有一定的参考价值和指导意义。研究结论:(1)在深软场地深基坑开挖完成后地铁车站主体结构施工过程中拆撑可能造成地面的沉降比基坑开挖过程中产生的累积沉降还要大,应加强地铁主体结构施工过程中地面的沉降观测;(2)基坑侧壁水平累积位移与每次开挖土层厚度及其土层性质关系密切,随着开挖土层埋深的增大,基坑侧壁水平累积位移累积速度明显加快;(3)当基坑开挖深度有较大差异和基坑底部土层厚度分布极不均匀时,应考虑验算立柱桩的差异沉降;(4)软弱场地深基坑工程开挖引起的场地变形时空效应非常明显,随着开挖的进行,应沿纵向按限定长度逐段开挖,在每个开挖段分层、分小段开挖。     

地铁车站深基坑支撑下方中立柱设置优化研究

在地铁车站深基坑支撑下方设置中立柱,一方面提高了支撑稳定性;但另一方面,基坑开挖会带动中立柱隆起,进而造成支撑承载力下降。结合合肥市轨道交通5号线云谷路站深基坑立柱隆起的实测数据,计算分析立柱隆起对支撑体系的影响。通过设置中立柱与取消中立柱两种情况的对比分析,提出可通过加大支撑截面尺寸等措施取消中立柱。建议地铁车站深基坑围护结构支撑采用取消中立柱的优化设计。     

兰州地铁世纪大道站基坑支护监测与数值模拟

研究目的:兰州地区的工程水文地质条件特殊,关于地铁深基坑的桩撑支护设计、施工监测及数值模拟研究尚属空白。本文以兰州地铁世纪大道站基坑为例对桩撑支护结构设计为例,对桩顶水平位移、桩体水平位移、内支撑轴力和地表沉降监测结果进行研究。研究结论:(1)基坑开挖初期,桩身呈向坑内变形的前倾型曲线,随着基坑的开挖和支撑的安装,桩身变形曲线逐渐向")"形变化,最大水平位移发生的位置也随之下移,一般出现在桩体中部的4~10 m范围,约为坑深的1/3~2/3;(2)基坑开挖过程中,实测圈梁水平位移一般为5~10 mm,远小于规范30 mm控制值;(3)桩底附近仍有少量位移,说明将支护桩嵌固段作为固定端的设计方法有待完善;(4)地表沉降和水平位移大小分布是对应的,基坑周边土体呈现沉降一隆起一沉降一隆起一沉降状态,最大地表沉降约位于基坑外侧1/3倍坑深处;(5)采用有限元软件ADINA模拟基坑开挖过程,将有限元计算值与实际监测结果进行对比,发现二者比较接近,发展变化趋势几乎一致,说明有限元分析的结果可靠,桩撑支护结构支护效果理想;(6)本研究成果可为类似深基坑工程的设计和施工提供借鉴。     

附属结构施工对装配式车站结构的影响分析

为确保附属结构施工过程中装配式车站主体的安全与稳定,需要了解附属结构施工过程中装配式车站主体结构的力学规律。以深圳地铁装配式车站13号线市中医院站为工程背景,通过有限元数值计算,对附属结构的施工过程中装配式车站主体的内力和变形进行分析。计算表明：①附属结构基坑开挖导致主体结构整体有向附属开挖一侧变形的趋势,结构内力出现重分布,附属结构施工开挖过程中主体拱顶弯矩最大增幅在开挖1阶段;②在附属结构施工过程中可以采取主体顶板上方设置临时支撑、主体拱顶对拉连接、加强支护刚度等措施对装配式车站主体的内力及变形进行控制,其中主体顶板上方设置临时支撑措施的效果显著。结合设计措施的计算及实施情况对控制措施的设计应用进行研究,为装配式地铁车站的设计提供借鉴。     

硬岩地区大跨度地铁车站施工变形特性研究

研究目的:青岛地铁2号线华楼山路站处于硬岩微风化岩层,设计两端采用复合式岩石喷锚支护和吊脚桩支护方式进行明挖,中间段采用三台阶七步暗挖法,并采用爆破施工。本文以该车站工程为背景,在施工过程中对车站主体及周边环境进行现场监控量测,分析硬岩地区大跨度地铁车站施工变形特性并总结变形规律,为类似工程施工提供参考。研究结论:(1)复合式岩石喷锚支护段比吊脚桩支护段地表沉降小,基坑开挖初期地表沉降快速增大,开挖至地板位置趋于稳定,明挖段最大沉降量小于暗挖段最大沉降量;(2)相同深度位置处,复合式岩石喷锚支护段比吊脚桩支护段锚杆内力小,吊脚桩深层水平位移呈"倒梯形"分布;(3)暗挖隧道内,拱顶沉降和净空收敛主要发生在三个阶段,即上台阶和中台阶左右两侧开挖阶段,下台阶开挖时开始趋于缓慢稳定;(4)该研究成果可应用于指导硬岩大跨度地铁车站的施工领域。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

研究目的:西安是西北黄土地区第一个修建地铁的城市,地铁车站深基坑的开挖平面尺寸大、基坑暴露时间长、基坑变形控制等级高,西安又处于特殊的黄土地区,基坑壁岩土体主要为黄土及黄土状土,上部具有湿陷性,与国内外已开挖建成的地铁车站的城市的地质差异较大,车站深基坑围护设计可借鉴的经验较少。因此,急需开展地铁车站深基坑变形规律研究,为西安地铁其它车站深基坑围护结构设计与优化提供帮助。研究结论:以西安地铁2号线北大街车站深基坑工程为背景,建立了深基坑围护结构施工过程FLAC模拟计算模型,制定了车站深基坑施工监测方案,分析了围护桩的变形、钢支撑轴力变化和锚索受力变化的规律。结果表明,桩体位移是围护结构变形特性的直接反映,而钢支撑和锚索对深基坑变形有明显的限制作用。计算结果和监测结果基本一致。     

邻近高架桥桩基的地铁深基坑变形控制研究

上海地铁 14 号线歇浦路站横穿杨浦大桥引桥,为国内首座已实施的采用超高压喷射搅拌成桩(N-Jet 工法) 技术进行基坑封底止水的地下车站。采用数值模拟软件,建立考虑土体、支护结构和桥桩间变形相互耦合作用的三 维实体模型,模拟车站基坑开挖的全过程,分析不同变形控制措施下深基坑开挖对邻近高架桥桩基的变形影响,将 数值分析与实际监测结果进行对比分析,结果表明：在基坑分次开挖、减小支撑竖向间距、坑底土体加固、N-Jet 工法封底等变形控制措施的条件下,高架桥桩基的变形满足控制指标的要求,可保证高架桥的正常通行。     

高灵敏性软土深基坑变形影响因素分析及控制措施

本文依托宁波地铁3号线仇毕车站高灵敏性软土地铁深基坑施工成功案例,对车站基坑在施工过程中的监控量测数据进行探讨分析,从围护结构墙体变形、基底土体隆起、基坑周围地表沉降三个方面进行研究得出影响基坑变形的因素,并详细阐述宁波地铁3号线在地基加固、内支撑竖向间距、钢支撑预加轴力、基坑开挖空间效应、基坑降水等方面所采取的针对性措施,以期为类似工程提供借鉴。     

基坑不同施作顺序引起邻近车站变形对比分析

研究目的:邻近已建成地铁车站深基坑开挖卸载会引起车站结构不均匀变形,而不同施作顺序对其变形特性的影响还缺乏系统认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对不同施作顺序下深基坑开挖引起的邻近地铁车站变形规律进行对比分析,并探讨车站基坑明挖顺作段和盖挖逆作段在不同开挖深度时围护结构及车站主体结构的变形特性。研究结论:(1)随着开挖深度的增加,地铁车站围护结构水平变形逐渐增大;(2)明挖顺作段由于基坑开挖引起的邻近地铁车站变形要明显大于盖挖逆作段;(3)盖挖逆作段由于基坑开挖引起的地面沉降变形较小,而不同施作顺序下地表沉降值均在结构安全和正常使用要求的范围之内;(4)该研究成果可为邻近既有地铁车站深基坑设计与施工提供参考。     

宁波地铁盾构隧道上方基坑开挖影响案例分析

针对宁波软土地区在刚建成盾构隧道结构上 方进行基坑开挖的工程实例,采用三维有限元数值模 拟和残余应力法,计算分析基坑开挖施工对已建盾构 隧道结构的影响。分析坑底加固措施对控制基坑隆起 及盾构隧道上浮的作用,同时在上部基坑施工过程中, 对刚建成的隧道进行变形监测,并对监测数据进行分 析,认为坑底加固有利于提高坑底土体的抗隆起稳定 性,可保证基坑的安全。