地铁车站基坑施工地表沉降影响因素分析

发布时间：2018-11-05 17:49

【摘要】：基坑工程地表沉降的研究是一个不能忽略的问题,其影响因素多而复杂,这对现今工程建设是个很大考验。目前,施工原因,设计原因,地质水文条件等是基坑变形主要因素,影响很大,不可忽视。本文以合肥明光路车站基坑工程为背景,运用MIDAS/GTS进行车站基坑建模,对地表沉降在不同因素下的影响进行研究,主要对不同支撑数量,开挖宽度,L/H以及围护结构入土深度下地表沉降进行研究,工作与成果如下:(1)对国内外基坑开挖地表沉降发展现状与有限元软件的发展进行阐述,并说明了在地表沉降模拟研究时所存在的问题及本文研究内容。(2)对基坑开挖变形的机理进行了分析,主要包括围护结构的变形、墙后地表沉降、坑底隆起;并介绍了基坑开挖时地表沉降形态与常用的地标沉降计算方式,最后结合不同的因素对表沉降影响进行分析,其主要包括设计因素与施工因素。(3)对明光路地铁车站基坑进行建模,思路是首先对本文使用的MIDAS/GTS介绍与有限元的计算方法进行阐述,进而对本构模型进行选择,介绍明光路基坑的基本概况,确立相应的边界条件与参数,对明光路站地表沉降监测数据模拟,对比实际监测地表沉降规律与二维建模地表沉降规律,且随着基坑的开挖过程进行,地表沉降逐渐变大,最大地表沉降都在11.3mm附近,确定本次模型的建立,参数、本构模型的选取,边界荷载的施加合理性。(4)对不同因素影响下,地表沉降进行研究,选取DB9断面从不同支撑数量,开挖宽度、L/H比值及入土深度运用MIDAS/GTS模拟。不同因素对地表沉降影响如下:(1)支撑数量对地表沉降研究,选取在支撑数量分别为四道支撑,五道支撑,六道支撑时地表沉降规律进行研究,最后一道支撑设置在18.2m,此时,四道支撑一共7个工况,五道支撑时一共8个工况,六道支撑一共9个工况,中间支撑做等间距架设,分别去最后一道工况时地表沉降规律进行研究,随着支撑数量增加,明光路基坑模拟地表沉降逐渐变小,在四道支撑情况下,基坑最大地表沉降远远大于五道支撑与六道支撑,为12.58mm,且最大沉降都发生在基坑边缘10m附近,但是同时可以发现在支撑数量为5道支撑时,其最大地表沉降值基本都在11mm附近,地表沉降曲线类似,此时再继续增加支撑,控制地表沉降效果不明显,在一定范围内加支撑能很好的控制变形,但是支撑数量的使用有一定限度,过多的使用不仅浪费成本而且对施工开挖有影响,拖延工期,导致基坑时空效应变形过大,故在基坑设计时必须结合工程实际情况去架设支撑数量。安徽建筑大学硕士学位论文(2)不同开挖宽度影响,由模拟变形对比图可知,基坑开挖过程,随着开挖宽度从21m—23.2m—25m,此时地表沉降显著增大,且增大量很明显,最大沉降发生在开挖宽度为25米时,为14.86mm,由此可知基坑开挖的宽度对地表沉降影响很大,可能是因为开挖宽度增大时,由于基坑两侧存在地下连续墙,宽度的变动会使地下连续墙对地表沉降的限制作用越来越小,可以得出开挖宽度是影响地表沉降的一个主要因素。(3)L/H比值对地表沉降研究,分别从0.5,1,2,4,6,8,10时进行工况8段模拟研究,得出当基坑开挖宽度与深度比值为0.5时,基坑边缘地表沉降最大,此时基坑大体表现为整体性的沉降,并且随着距离基坑边缘越来越远,沉降值越来越小,可能是因为基坑开挖宽度比值小,此时受到支护结构的约束较大,变形不明显,当L/H逐渐变大时,支护结构产生的约束会相对变小,地表沉降逐渐变大,但是通过对比发现,当L/H超过8时,此时地表沉降达到了巅峰,为24.26mm,此时进一步加大比值,地表沉降并不会进一步增大,同时也可以发现,基坑边缘隆起值随着L/H的变化,其变化规律很复杂,在L/H为4时最大,为10.34mm,此时地表沉降竖向的面积应等于基坑隆起面积与围护结构侧向变形之和(不考虑土的固结与地下水影响)。(4)围护结构入土深度对地表沉降分析,本文选取地连墙入土深度为0.5H,0.9H,1.2H在工况8时不同入土深度对地表沉降进行研究,得出当墙体入土深度大于0.5H时,随着入土深度增加,地表沉降降低,而L大于0.9倍开挖深度H时,由于围护结构刚度增大不明显导致地表沉降变化不明显,控制变形能力不会因此变大,长期车站开挖工程经验表明,墙体厚度一般为0.05倍开挖深度,而入土深度大概在0.55H到0.8H之间,在这范围之内,合理的增加入土深度能够有效的对基坑变形进行控制。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753;TU433

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本文编号：2312847