地铁车站半盖挖基坑分隔桩力学行为和桩土作用机理研究

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成都地铁6号线某半盖挖地铁车站采用中间分隔桩作为一期基坑开挖的临时支护,维持周围土体在开挖期间的稳定。与目前常使用的斜坡处理的一期基坑开挖相比,采用分隔桩支护下的开挖可以更大限度的减少路面的占用,降低基坑开挖对上部交通和周围土体的影响。分隔桩的异常变形不仅会影响到车站基坑施工,并且诱发的土体变形会直接影响上部道路安全和稳定。然而目前对分隔桩的研究较少,本文依据该地铁车站基坑分期开挖施工的工程实际,通过理论分析、数值模拟并结合现场监测数据对半盖挖基坑内分隔桩的力学行为和桩土作用机理进行研究,同时探讨分隔桩设计参数合理取值范围。本文研究内容如下:(1)基于弹性地基反力法和有限单元计算公式,推导分隔桩不同深度的变位,并进一步得出桩体内力;通过地表损失法求得桩后地表沉降最大值;利用土拱效应对桩间土体受力特性进行分析,根据不同深度下土体推力研究桩体直径和桩间距关系。(2)采用有限差分法根据实际工程建立三维模型,研究半盖挖地铁车站基坑开挖后分隔桩的力学行为和桩土作用机理;建立未加分隔桩的计算模型作为对照组,对比支护结构和周围土层的力学响应差异,分析分隔桩在开挖过程中的支护效应。(3)采用有限差分法,分析分隔桩的设计参数改变对桩体和周围土层力学响应的影响,研究控制因素最大值随分隔桩设计参数的变化趋势,对比探讨分隔桩的设计参数合理取值区间。(4)根据依托工程的地层条件和基坑开挖方式,描述半盖挖地铁车站一期基坑开挖施工和支护工序,结合基坑开挖期间现场监测数据分析一期基坑开挖过程中支护结构和周围土层的变形规律,并与理论计算和数值模拟结果对比,结果表明两种计算方法误差较小,具有较高的精度。
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