深大基坑开挖对紧邻既有地铁结构变形趋势研究.docxVIP

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深大基坑开挖对紧邻既有地铁结构变形趋势研究

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摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的科学技术在不断的完善，文章以实际工程为例，采用MIDAS-GTS有限元软件，计算基坑开挖对既有地铁区间结构的影响并与工程实际监测数据进行比对。结果表明：深大基坑开挖会使紧邻既有地铁结构产生一定的不均匀隆起和反向转动并且这种变形趋势会随基坑开挖过程不断增强，当基坑开挖到底后，变形趋于稳定。

关键词：基坑；地铁；监测；变形

引言

随着城市建设速度加快，城市土地资源十分紧张，各种高层建筑伴随的深大基坑工程不断涌现，城市中的深大基坑工程常处于大量市政工程和高层建筑密集区域，工程问题主要体现在施工场地紧凑和对已有建(构)筑物的影响。同时，随着城市地铁建设速度的加快，在既有运营地铁隧道附近进行施工基坑工程也不断出现，地铁隧道附近施工基坑工程会改变基坑周围土体的位移场和应力场，引起地表沉降和地层移动，进而对地铁隧道结抅产生影响。因此，如何准确确定深基坑施工中基坑周围土体的应力场和位移场，釆取有效的措施保证施工顺利进行和周围环境的安全，是岩土工作者面临的一大任务。

1深大基坑工程现状

深大基坑工程是一门综合性极强的新型学科，该学科涉及土力学与基础工程、结构力学、施工组织以及监测技术等多门学科。其基本内容包括工程地质及水文勘测、围护结构的设计与施工、基坑土方开挖与运输、地下水位的控制、基坑开挖过程的监测等。深大基坑工程的研究始于国外。国外学者对土力学特别是土压力的研究为基坑工程的设计与施工奠定了理论基础。早在20世纪40年代，国外知名学者Terzaghi和Peck等人最早提出基坑计算方法，包括土方开挖的稳定程度预估、支撑荷载的大小以及总应力法。他们对芝加哥地铁施工中围护结构的侧向变形及周围地表沉陷进行了系统的监测，获得了宝贵的实测数据。随后的50年代，Bjierrum和Eide给出了深基坑开挖导致底板向上隆起的分析方法。到了60年代，开始出现深基坑利用仪器进行监控量测，其中有代表性的是墨西哥城和奥斯陆的软粘土深基坑工程。从70年代起，相应的法规随着深基坑工程的大量出现及工程实践的总结应运而生。深基坑工程设计开始进入规范化设计的时代。我国深基坑工程的开展较晚，80年代前只在北京修建的地铁项目中出现过开挖深度达到20米的基坑。80年代后随着中国经济的发展，北京、上海、广州等城市深基坑工程逐渐增加，设计与施工经验开始逐渐丰富。到了90年代，高层和超高层建筑逐渐增加，必然导致基坑开挖深度逐渐增大，深基坑工程数量开始积累。随后，中国经济飞速增长，国内超高层建筑如雨后春笋般出现，我国深基坑设计与施工经验不断积累，相关法规的出现使得基坑工程设计与施工水平达到了一个新的水平。与此同时，深基坑工程的支护形式逐渐多样化，伴随着数值模拟方法的普及和计算机计算能力的提高，深基坑设计从手算走向了计算机辅助设计，大大提高了效率与计算精度。

2工程地质情况

根据详勘报告，工程场地内自上而下土层依次为：1）①1填土层，层厚1.0～2.3m；主要由黏性土、碎石及砂类土组成，局部含少量建筑垃圾、生活垃圾（个别地段为垃圾填埋场）；道路地段表层为沥青路面，沥青路面下为碎石垫层，稍湿，松散；2）③63中砂，层厚4.8～6.7m；黄褐色，石英～长石质，次棱角形，均粒结构，颗粒级配差，含约10%黏性土，局部为粗砂夹层，湿，稍密～中密；3）③83砾砂，层厚0～16.3m；黄褐色，石英～长石质，棱角形，混粒结构，颗粒级配较好，含约20%黏性土，局部为圆砾薄层，湿，水下饱和，稍密～中密，局部密实；4）⑤74粗砂，11.2～16.3m；黄褐色，石英～长石质，次棱角形，混粒结构，颗粒级配一般，含约15%黏性土，局部有砾砂夹层，湿，水下饱和，密实。

3计算分析

3.1工程概况

某地下商业街共划分为A、B、C、D四个区，其中，商业A区与地铁九号线铁西广场站—兴华公园站区间同期结合设计与施工，地铁区间位于地下商业结构下方。铁西广场站为新建地铁九号线和既有地铁一号线换乘站，为地下两层双柱三跨车站，明挖法施工，结构宽24.5m、高14.5m，顶板覆土厚3.23m，围护结构采用?800mm@1200mm钻孔灌注桩。地下商业A区基坑宽40.8m、深25.8m，采用围护桩+钢支撑支护体系，施工前降水，保证地下水位于基坑底以下0.5m，从上至下共设5道支撑，基坑边与铁西广场站侧墙外皮净距5.2m。见图1。

图1商业街基坑与既有铁西广场站相对位置

3.2模型尺寸及边界的确定

根据项目基坑支护设计的平、剖面图及其与紧邻地铁一号线隧道的空间关系，选取的模型边界为基坑边线外三至五倍基坑深度范围，考虑到地铁隧