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。     

某在建地铁车站主体结构开裂原因分析及整治

针对某地铁车站施工过程中站厅层侧墙部位及顶板部分区域混凝土开裂的现象,结合具体施工状况进行定性分析,依次对混凝土材料及地下水因素进行排查;建立力学模型分析,并利用ABAQUS有限元软件对该车站受力情况进行分析,得到其主拉应力场,进而对裂缝发生的区域进行推测。结果表明:若回填过程中使用大型压路机直接压实,则会使得车站顶板最大拉应力增加近一倍,会加大混凝土开裂的可能性;土体弹性模量的增加,能够使车站顶板最大拉应力得到有效控制,因此基底土体的加固能有效防止地铁车站混凝土开裂;钢便桥范围对顶板最大拉应力影响不大,但会改变顶板受拉范围,因而应尽量铺设较小范围的钢便桥。此外,还对裂缝治理措施及其效果进行了介绍,可为其他类似工程提供借鉴。     

天津滨海软土地区地铁车站开挖基坑稳定性分析

研究目的:天津滨海地区多为海相沉积层,地下水位高,地层中存在淤泥质土。地铁建设首先面临的问题就是地下车站基坑的稳定性,保证基坑工程的安全性具有重要的经济和社会效益。本文对天津地铁某换乘车站基坑开挖施工变形规律进行研究,对于后续开工建设的地铁车站基坑工程具有一定的借鉴意义。研究结论:(1)在地下车站开挖过程中,受软土层突然应力释放及地下水位变化的影响,易引起周边建筑物地基的不均匀沉降,造成地面开裂、建筑物与地下管线变形。(2)本文利用有限元分析软件,建立三维数值模型,对基坑分步开挖施工过程进行动态模拟,对开挖过程中的围岩稳定性进行计算分析,得出:车站各主要受力构件均未达到极限强度,整个车站不会发生结构失稳破坏;车站基坑周围地表沉降量不大,对既有运营的地铁线路及车站围护结构的影响较小,开挖满足结构变形与周边建筑物的差异沉降变形控制要求。(3)本研究成果可为沿海软土地区地铁车站基坑开挖等类似工程提供参考。     

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1m 左右;混凝土立柱的存在会明显加大围护结构的整...     

新建车站零距离穿越既有地铁车站的施工保护措施及效果分析

新建车站零距离穿越既有地铁车站结构,势必会对其运营安全及结构变形产生不可忽视的影响。以南京某工程为实例,明挖基坑开挖通过与既有车站结构间增设一排隔离桩、对称开挖,暗挖施工采用上下台阶法进行开挖、左右导洞对称施工。根据有限元数值分析基坑开挖引起的临近地表沉降和既有车站结构的变形,沉降最大值为9.8 mm,既有结构新增最大沉降量2.9 mm,累计沉降量8.3 mm,可确保既有结构的安全。     

地铁车站基坑半幅盖挖法施工监测及分析

结合洛阳地铁1号线武汉路站深基坑半幅盖挖法施工过程,对支护结构和周边建筑变形进行监测分析,结果表明,半幅盖挖法所形成的不对称结构使基坑两侧地连墙水平变形和地面竖向变形特征均有不同;基坑明挖侧地连墙的水平位移较为一致,而盖挖侧的变化无一致规律性;地连墙水平位移最大值出现在基坑开挖底面以上0.22~0.42 H处,未出现在基坑开挖深度以下;盖挖侧地面变形量和附近建筑的竖向位移小于明挖侧,说明盖挖侧顶板对周围变形有抑制作用;基坑周边的施工荷载对围护结构的变形特征、混凝土支撑的轴力等均有明显影响,因此施工过程中应严格控制基坑周边出现超载。     

软土地区深基坑超邻近建筑物施工的保护技术

以苏州轨道交通5号线某车站深基坑工程为例，研究了软土地层深基坑施工对邻近建筑物的影响规律。通过分析地下连续墙施工及深基坑开挖引起的建筑物沉降原理，提出了多种针对性保护措施，并结合实测数据对建筑物沉降和地面沉降规律进行了分析。研究结果表明：地连墙成槽后，土体最大水平位移出现在距离地面1/5 H(H为地连墙深度)处，且地连墙成槽阶段产生的沉降约占地连墙施工总沉降的90%;地连墙施工引起的建筑物沉降随施工步骤逐渐增加，在混凝土浇筑完成后趋于稳定，最大沉降量约为0.98 mm;基坑开挖阶段，建筑物沉降随着开挖深度的增加而增大，建筑物最大倾斜值为1‰,满足控制要求。     

黄土地区地铁车站换乘改造施工力学行为研究

以西安地铁5号线新建南稍门站对既有地铁车站换乘改造工程为背景,运用有限元方法分析研究既有地铁车站换乘改造的空间施工力学行为,重点论证既有地铁车站侧墙开洞工法的合理性。研究结果表明:(1)新建换乘厅基坑开挖卸荷是引起邻近雨污水管及既有地铁车站上抬变形的主因,而侧墙开洞后板墙支承约束减弱是导致孔洞顶部发生下沉变形的关键工序;(2)侧墙开洞后洞顶由受压区转变为受拉区,且洞口周边竖向压力突增,而侧墙弯矩变化幅度较小,故侧墙开洞应遵循"化整为零,随挖随支"的原则,即加强圈梁应尽快封闭成环,以抵抗由于侧墙开洞所引发的周边结构复杂的内力形式;(3)随着侧墙开洞跨度的增加,既有线车站的变形和内力均显著增大,而横通道水平净距对既有线车站的变形和内力影响较小,因此破除既有线侧墙方案建议选取7.5 m净跨、0.5D水平净距的施工方案,可确保既有线的运营及施工安全。     

地铁车站单双层过河段沉降计算分析

探讨地铁车站单双层地铁站过河段沉降差,采用土的Coulomb-Mohr破坏与屈服准则建立模拟施工过程(包括土体自重变形、开挖、回填等)的三维有限元力学模型,得到施工过程引起的周围岩土应力变化、沉降变形以及地铁单双层过河段的沉降差值.单双层车站最大沉降控制在3 cm以内,最大沉降差控制在1 cm以内,能够满足设计要求.对二维计算结果进行校核,车站单双层的底板、顶板、侧板与中柱在施工过程中各个工况均满足设计要求.     

建筑物下方地铁车站中洞法施工的力学效应

以北京某地铁车站为工程背景,采用1∶20大比例模型试验与数值模拟的方法,对地面3层框架结构建筑物下方地铁车站中洞法施工的力学效应进行研究,模型试验结果与数值模拟结果吻合较好。结果表明:地表及建筑物顶部沉降、地表水平位移在中洞开挖支护期间最大,侧洞开挖支护期间次之,而中洞二衬期间最小;施工完成后,车站拱底水平应力、垂直应力、侧壁附近水平应力减小,侧壁附近垂直应力增加;建筑物立柱下部垂直应力变化值较上部大,外侧横梁水平变化值比中间横梁大;中洞开挖支护完成时围岩塑性区主要分布在建筑物基础附近的围岩及侧洞未开挖土体,随着施工的进行建筑物基础下方围岩塑性区向车站方向进一步发展,车站施工完成后围岩塑性区发展到车站边界。     

地铁车站基坑开挖对燃气管线影响分析及控制措施

依托成都轨道交通8号线基坑开挖工程,采用有限元计算软件建立地铁基坑开挖与燃气管线三维实体模型,对基坑动态开挖过程中平行燃气管线与交叉管线拉压应力变化与位移曲线进行分析,得到燃气管道位移和应力包络图,并据此提出保护措施。研究结果表明:基坑开挖卸荷会导致周边土体向基坑内部位移,平行方位的燃气管线距离基坑较近,引起管线整体向基坑内部位移并伴随沉降,以朝向基坑内部(Y方向)的位移为主;而垂直于基坑的燃气管线由于处于悬空状态,位移主要由竖向控制,燃气管线在水平方向上位移较小,呈现出两端向基坑内部位移的规律。平行方位的燃气管线轴向正应力SXX既有压应力也有拉应力,但主要以拉应力为主;燃气管线轴向正应力SYY全为拉应力;垂直方位的燃气管线轴向正应力既有压应力也有拉应力,最大压应力为21.7 MPa。为减少对燃气管线的变形和受力影响,提出了围护桩、冠梁和管线迁改等保护措施。     

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。     

新建基坑工程对既有地铁车站的影响及对策

研究目的:某新建基坑位于既有地铁工程安全保护区内,基坑与地铁车站结构水平净距约2.0 m,新建基坑开挖不可避免地会对地铁结构产生影响,为了评定新建基坑在实施过程中对既有地铁结构的影响情况,依托通用有限元软件ANSYS,构筑拟建基坑与地铁结构的有限元模型对拟建基坑开挖过程中地铁结构的响应进行计算分析,以明确新建基坑开挖对既有地铁结构的影响程度,从而采取有针对性的措施。研究结论:(1)新建基坑施工对地铁车站影响显著,主要为基坑开挖及降水等过程;(2)基坑开挖至基底,主体结构未施作时影响最大,结构向着基坑开挖临空面产生位移,地铁结构在基坑开挖至基底时竖向最大位移为26.3mm,水平位移为17.8 mm;(3)建议开挖过程中采取措施尽可能减小新建基坑施工对既有地铁结构的影响,确保新建及既有工程的安全;(4)本研究结论可供类似基坑工程参考。     

与既有地铁并行的车站深基坑变形数值模拟分析

基于杭州地铁8号线和既有线路并行的车站深基坑工程案例,进行Plaxis二维和三维数值模拟,研究基坑开挖和车站回筑过程中,基坑以及既有地铁结构的变形型态和受力状况,论证既有结构的安全性。并通过对比二维和三维数值分析,验证分坑的有效性。对于和既有地铁线路平行的长条形基坑,设置封堵墙、跳坑施工是减小对既有结构影响的有效措施。在基坑开挖及回筑过程中,既有区间隧道会发生斜向坑内的以水平位移为主的变形,竖向位移为沉降,变形后区间呈鸭蛋状;既有车站结构会发生斜向坑内的变形,竖向位移为隆起。基坑开挖及回筑完成后,整个既有区间在长度方向上呈"W"状,位移大值发生在各个基坑的中间部位,位移小值发生在各个封堵墙位置。     

两侧深基坑开挖对近邻地铁车站及隧道变形影响的优化分析

基坑周围环境的保护要求日趋严格,基坑工程近邻地铁车站和隧道的情况亦日益常见。为此,优化基坑开挖方案以控制车站和隧道的变形则至关重要。以天津市某与地铁车站贴建的深基坑工程为背景,采用考虑土体小应变硬化特性的有限元方法,结合3种不同开挖顺序的施工方案,分析两侧基坑开挖对既有车站和隧道变形的影响。计算结果表明,在控制车站和隧道变形方面,对称开挖的施工方案最优,合理制定两侧基坑开挖的顺序能有效控制车站和隧道的水平位移,但对隧道沉降的控制效果不明显;非对称开挖时,先施工小基坑优于先施工大基坑。     

地铁结建车站零距离近接基坑施工安全研究

以天津地铁5号线思源道站结建工程为依托,采用数值模拟方法对零距离近接基坑开挖施工的安全性以及基坑开挖对既有车站的变形力学行为进行分析。研究结果表明,在零距离近接基坑开挖施工过程中,围护体系受力和变形均在允许范围内,未出现失稳,施工安全能得到保证;既有车站应力和变形仍满足原设计要求,基坑开挖不会对既有车站造成破坏。研究方法及结果可为类似零距离近接基坑工程设计和施工提供技术指导。     

基坑开挖引起邻近运营地铁车站变形特性研究

邻近已运营地铁车站单侧深基坑开挖卸载会引起车站结构发生不均匀变形,但目前对其变形机制还缺乏深刻认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对深基坑开挖引起的邻近地铁车站结构变形发展变化规律进行了分析。研究结果表明,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,且最大水平位移发生在桩顶;开挖过程中既有地铁车站底板局部向上抬升,且车站整体发生背向基坑的倾斜;基坑周边地表沉降随着基坑开挖的进行逐渐增大,但仍在结构安全和正常使用要求的范围之内。     

某地铁车站深基坑开挖对临近管线的影响分析

半铺盖体系法进行地铁车站施工首次在西安地区应用,为了研究半铺盖体系基坑开挖对临近管线的影响,以西安地铁4号线某车站基坑为工程背景,对迁改后的管线沉降进行现场监测分析。得出管线沉降随时间的变化规律,在基坑开挖及底板施工阶段,管线沉降速率较大,施工需以信息化施工为主。借助ANSYS软件建立有限元模型,并依据实际工况设置模型监测点,对比分析现场监测结果和数值模拟结果,得出管线的沉降规律。同时,对基坑不同的分步开挖深度进行模拟,得出管线沉降受分步开挖深度影响较大,基坑开挖及底板施工阶段需引以重视。     

地铁区间下穿既有地铁车站结构安全力学分析

介绍北京地铁某新建线区间下穿既有地铁车站的安全力学分析。为保证既有地下铁道的正常运营和既有地下结构的安全,需严格控制新建结构施工引起的地层位移。本文预测新建线施工引起的既有车站结构的沉降曲线、评估新建施工引起的既有车站沉降变形对其现状结构的影响,同时根据行车安全的要求,综合各种影响因素,提出新建线施工时既有车站结构的沉降控制指标。本文通过建立有限元模型计算并分析新建线区间下穿既有车站结构情况下既有车站结构的受力特征,并评价结构的安全性,为采取合理的施工辅助措施提供参考。     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。