山地城市某交通枢纽站路基边坡开挖稳定性与支护结构设计优化研究

发布时间：2020-09-25 11:14

　　随着我国经济的持续增长以及城市的不断扩张,城市交通方式也日趋多样化。西部山地城市地形复杂,在城市建筑与道路的建设中面临着越来越多边坡工程问题。由于山地城市空间的限制所造成的建筑布局密集性和复杂性,以及考虑到在建设过程中必须避免对周围既有建筑产生过大的影响,山地城市边坡的稳定性尤为重要,这直接关系到工程项目的选址和设计、施工方案等决策,同时也严重影响周围临近道路及建筑物的安全。因此对山地城市中的岩质边坡进行稳定性评价、进行滑坡体的支护结构的优化设计是十分必要的。本文以重庆市四公里综合交通枢纽站所需开挖的路基岩质边坡工程项目为工程背景,通过采用工程调研、现场监测、理论分析和数值模拟等相结合的方法,对山地城市路基边坡开挖过程中的空间效应、边坡自身的稳定性、支护结构的变形情况以及对临近道路和建筑物的影响进行了较为系统的研究,并以依托工程对山地城市边坡的抗滑桩进行了优化设计研究。主要工作及研究成果如下:(1)基于现场调研结果,结合复杂的工程环境,对开挖基坑各段边坡的稳定性进行分析,确定了岩质边坡开挖采用逆作法和支护结构采用桩锚挡墙相结合的施工方案,为后续的研究奠定基础。(2)根据四公里交通枢纽站现场实际情况,采用人工与机器监测相结合的方法进行现场监测,获得了施工过程中路基边坡上部交通主干道路面沉降位移、挡土墙的水平与竖向位移和边坡抗滑桩锚索力等随时间的变化规律,验证了边坡开挖施工方案的可行性和边坡支护结构设计的合理性与安全性。(3)基于现场调研和监测结果,通过采用有限元数值计算法对依托工程中的路基岩质边坡的开挖及支护结构的施工过程进行数值模拟研究,获得了边坡岩体的应力分布规律、边坡位移、路基边坡上部道路沉降变形和抗滑桩位移变化规律。数值模拟计算结果与现场监测结果大小相近、规律相同,验证了参数选取的合理性与计算结果的正确性。(4)采用有限元数值模拟方法,对不同开挖方案下的依托工程岩质边坡进行研究,获得了不同开挖方案下坡体、路基边坡上部道路的变形变化规律和采用不同开挖方案时岩土体的塑性区分布规律,研究表明:减小开挖速率、减少每次开挖的深度可以在一定程度上减小边坡的变形和岩土体的单元破坏区域,增加边坡的稳定性。(5)采用数值模拟方法对不同设计因素取值条件下边坡开挖后抗滑桩及边坡坡顶水平位移进行了研究,获得了设计因素取值对抗滑桩和边坡位移的影响规律以及设计参数优化组合,并提出了一套控制山地城市路基边坡开挖变形的措施和抗滑桩优化设计流程。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U416.1
【部分图文】：

开挖边坡,实景

通线路也是中国西部地区第一条城市轨道交通线路。截止至 2018 年 1 月，包括 1、2、3、5、6 和 10 号线共计 6 条重庆轨道交通线路正在运营，线网覆盖重庆主城区全域。重庆轨道交通共设乘车站 154 座、换乘站 13 个，其运营里程达 264.3km，里程总长度位居中国第六位、中西部第一位。其中，1、5、6、10 号线为地铁系统，全长共计 149km；2、3 号线为单轨系统，共 115km。本文主要的研究内容为重庆市正在建设的全长约 18.33km 的重庆市轨道交通环线二期工程线路中的四公里交通枢纽站。四公里车站与四公里长途客运站、轨道交通 3 号线四公里高架站台形成换乘关系，该交通枢纽站工程所处地理位置位于高差达 28m 的岩质边坡上。该岩质边坡的坡体上下均有交通主干道，每日有大量的机动车辆通行，坡顶距坡下车道净距约 25m，坡体上下车道间净距约 30m，且该岩质边坡为古滑坡，坡体上下均有挡土墙。依托工程中的坡体紧邻上下行车道，在施工过程中，为了保证坡体的绝对稳定和上下行车道的绝对安全，不宜采用爆破法进行开挖，且在施工过程中涉及到车辆改道、管线改迁等诸多问题，因此施工环境极为特殊、复杂。

技术路线图,理论支撑,岩质边坡,安全控制

1 绪论1.3.2 研究方法和技术路线本文拟采用实地调研、理论分析、现场监测和数值模拟计算等相结合的方法，针对实际工程中不稳定岩质边坡的特点及周围重要建（构）筑物的安全控制要求，对边坡的开挖稳定性以及抗滑桩的设计施工方案等进行研究，为依托工程实践提供理论支撑。

示意图,工程,车站,大道

本文所研究的岩质边坡依托于重庆轨道交通环线四公里车站项目，拟建车站工程场地行政区划属重庆市南岸区，为重庆市主城区，路网较发达，周边有内环速路、四海路等市政主干道路，工程场区交通便利。四公里车站为高架（部分地下）四层岛式车站，站台宽度为 13.5m。车站斜在四海大道上方，部分车站埋置于江南大道道路下方，车站东侧为四公里交通枢站。车站主体轮廓尺寸总长 165m，宽 22.8m，主体建筑面积约 9002m2。车站共置 3 处出入口和 1 个换乘通道。重庆轨道环线四公里车站工程，无论从施工设计、施工技术管理、施工现场理方面，还是从周边环境和施工协调方面来说，都十分关键和困难。技术上有众的难点和环节需要去攻克和解决，稍有不慎便可能导致施工难以顺利进行或有可接受的不良后果发生，因此该项目已列入主要负责施工单位技术和生产管理的重点关注工程。四公里车站跨四海大道为高架部分，跨过四海大道后车站主体部埋置于江南大道下方，本文所研究岩质边坡即为交通主干道下部路基边坡，位置在示意图如图 2.1 所示。

【参考文献】