半成岩地层深基坑开挖与降水对地面变形影响性研究

发布时间：2020-10-19 16:34

　　 近年来,随着城市地下空间不断开发和轨道交通建设的大力发展,地铁车站深基坑工程的建设也在与日俱增。深基坑在开挖和降水共同作用下的变形问题已成为了地铁建设中重要的研究内容。本文依托于南宁地铁3号线青秀山站深基坑工程,根据深基坑的半成岩地层环境及开挖特点,提出了合理的施工方案,并且建立了三维有限元计算模型,全面细致地分析了在降水条件下施工对深基坑与周围环境的影响因素及变化规律,主要取得的研究成果如下:(1)风亭组深基坑工程为半成岩地层的超深开挖,支护方案采用钻孔灌注桩+十二道内支撑的形式,降水方案采用管井降水的方式,开挖方案采用逆作法+顺作法结合的方法进行施工。(2)采用MIDAS GTS/NX有限元软件建立了风亭组深基坑三维模型,分析了因降水工作导致渗流场发生变化的原因;根据实际工况分别模拟了深基坑工程中分步降水开挖和一次性降水开挖两种施工方式的全过程,分析地面沉降量、围护结构变形、基底隆起和内支撑轴力等随着深基坑施工的变形规律和影响,并比较两种降水开挖方式发现,分步降水开挖施工方式更安全合理;将模拟结果和实际监测数据作对比发现,二者的数值非常接近,变形规律也基本吻合,所以数值模拟结果对实际工程有参考性价值。(3)在分步降水开挖的施工方式下,模拟分析了改变围护结构的深度与直径,立柱的深度与直径四个因素对深基坑变形的影响程度及变化趋势,研究发现,围护结构深度和直径的改变虽然对地表沉降及围护结构变形有影响,但会大大增加施工成本,所以,在保证深基坑安全的前提下建议采取其他有效措施;立柱深度和直径的改变对地表沉降及围护结构变形影响很小,但立柱对深基坑的支撑体系起到了关键性作用,很大程度决定了深基坑的稳定性。因此,仍需要在满足立柱自身刚度要求的前提下,选取既经济又适用的立柱尺寸。选择最优化的施工方案可以达到资源节约、降低施工成本的目的。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU753
【部分图文】：

图 2-1 含水层中的单元体ρ 表示地下水密度，xQ 表示单位时间内在 x 轴方向流向单元体的地下量， , ,x y zv v v 分别表示地下水的流动速度，所以在 Δt 时间内，经过平面 ABC地下水质量见式(2-13)：x xρ Q Δt = ρv Δy Δz Δt (在 Δt 时间内，经过平面 A′ B ′C ′D ′的地下水质量见式(2-14)：( ) ( )x xx xQ vQ x t v y z t x y z tx xρ ρρ ρ + Δ Δ = Δ Δ Δ + Δ Δ Δ Δ (所以，x 方向经过单元体的地下水质量差为：( )xvx y z tx ρ Δ Δ Δ Δ 同样，y、z 方向经过单元体的地下水质量差为：( )yvx y z ty ρ Δ Δ Δ Δ ，( )zvx y z tz ρ Δ Δ Δ Δ

第三章 南宁地铁车站深基坑工程设计3.1 工程实例3.1.1 工程概况本文依托于南宁地区地铁 3 号线青秀山站深基坑工程，青秀山站位于凤岭南路与青山路交叉口东侧约 180 m，地面高程为 104.58 m~119.00 m，地势起伏较大。青秀山站横跨凤岭南路，在凤岭南路北侧的金汇如意坊广场设置明挖活塞风井，风井要承担相邻站点 4 台盾构机的吊出任务。车站起点里程YDK20+045.200，终点里程为 YDK20+229.900，总长 184.7 m。其中，风亭组深基坑尺寸为15.6 m×27.3 m，深基坑开挖深度为58.7 m，围护结构为Φ1 500@1 900钻孔灌注桩+12 道支撑，其中第 1 道和第 12 道为钢筋混凝土支撑，中间 10 道主体结构板环梁兼做支撑，围护桩长达 65.9 m。基坑平面位置示意图如图 3-1 所示。

图 3-2 围护结构剖面图风亭组基坑围护结构的十二道内支撑中，除了第十一道和第十二道内 C40 混凝土，其余十道支撑皆采用 C35 混凝土。此围护结构的内支撑式，其平面图分别如图 3-3，图 3-4，图 3-5 所示。图 3-3 第一道内支撑平面图
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本文编号：2847447