基坑群开挖对邻近铁路路基变形影响分析及安全评价研究

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随着交通强国、一带一路等国家战略的不断推进,各类基础设施建设项目稳步实施,既有铁路路基附近的基坑开挖工程逐渐增多。尤其是许多新建线路高架桥项目,基坑数量多,工期紧任务重,不可避免地出现了邻近既有铁路路基的基坑群开挖工程。而铁路列车的运行速度快,变形控制严,一旦基坑群施工措施不当极易引发重大工程事故。因此,亟需开展基坑群开挖条件下邻近铁路路基变形规律研究,并对路基的安全状态进行综合评判,为工程决策提供参考。本文以福建莆田木兰溪特大桥工程项目为依托,综合运用文献资料、现场监测、数值模拟等不同方法研究了基坑群开挖对邻近铁路路基的变形影响。研究以基坑工程现场监测为基础,利用实测数据验证了有限元模型的可靠性,然后通过大量的模拟方案分别研究了单个基坑开挖和基坑群开挖对邻近铁路路基变形特性影响,在此基础上研究了考虑基坑群开挖条件下铁路路基的安全评价问题。主要研究成果如下:(1)针对单个基坑开挖对路基变形特性的影响问题,建立了有限元模型,研究了基坑开挖深度、基坑与路基之间距离以及基坑上层土体弹性模量对铁路路基变形规律的影响。通过对有限元计算结果的分析,揭示了路基变形安全分区演化规律,并获得了纵向、横向以及深度方向上铁路路基的变形规律,为后续研究打下坚实基础。(2)研究了基坑群开挖条件下铁路路基的变形特性。利用36组不同模拟方案,分析了基坑数量、基坑与路基距离以及相邻基坑之间距离等3种不同因素对铁路路基变形的影响。首先,进行了多因素影响条件下铁路路基的安全分区研究,将路基变形区域划分为影响区、预警区和危险区三大类;然后,分析了不同影响因素下铁路路基纵向、横向以及沿深度方向的变形规律,研究发现上述3个因素中基坑数量和基坑与路基之间距离对路基变形影响较大。(3)综合考虑基坑工程自身、邻近基坑群因素、工程地质条件以及铁路路基状况等4方面因素建立了铁路路基安全评价指标体系;结合基坑群影响因素研究,利用层次分析法确定了各评价指标权重,最终建立了铁路路基模糊综合安全评价模型,并应用于实际工程,为工程决策提供参考。
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