【摘 要】
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城市地铁车站基坑具有开挖深度较大、基坑平面尺寸较大、周边环境复杂等特点,这给基坑工程带来了更为严格的变形控制要求。地铁车站基坑设计中,由于周边环境的复杂性、土体性质的差异性等因素,导致部分基坑围护结构设计存在较大的安全隐患,也有部分基坑过度的追求安全性,围护结构设计过强,产生了不必要的成本浪费,降低工程的经济性。因此,在基坑工程设计中如何在安全性与经济性之间达到平衡是目前基坑工程的一项研究重点。本
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城市地铁车站基坑具有开挖深度较大、基坑平面尺寸较大、周边环境复杂等特点,这给基坑工程带来了更为严格的变形控制要求。地铁车站基坑设计中,由于周边环境的复杂性、土体性质的差异性等因素,导致部分基坑围护结构设计存在较大的安全隐患,也有部分基坑过度的追求安全性,围护结构设计过强,产生了不必要的成本浪费,降低工程的经济性。因此,在基坑工程设计中如何在安全性与经济性之间达到平衡是目前基坑工程的一项研究重点。本文以无锡地铁3号线苏庙站基坑为工程背景,针对无锡地区以黏土、粉质黏土为主的地层条件,采用数值模拟与实测数据分析相结合的研究手段,重点分析了“地连墙+内支撑”支护形式基坑的变形特性,并对基坑变形特性影响因素进行了分析,在此基础上基于管线变形控制对基坑围护结构进行优化设计,主要工作内容及成果如下:(1)对无锡地铁3号线苏庙站基坑实测数据进行整理分析,总结得出基坑在开挖过程中,基坑周边地表沉降、地连墙体水平位移、周边管线的变形特性以及支撑轴力的发展规律。总体来看,基坑变形值远小于工程控制值,安全储备过大,围护结构整体刚度过强,设计偏于保守,降低了工程经济性,由此,确定了基坑围护结构优化的必要性。(2)基于HS硬化土本构模型的数值模拟结果与实测数据基本吻合。在此基础上,建立标准段基坑的三维数值模型,采用单一变量原则,研究了地连墙厚度、地连墙混凝土弹性模量、地连墙插入比、首道混凝土支撑截面积、钢支撑截面积、钢支撑水平间距6组不同影响因素对基坑周边地表沉降、管线沉降的影响。分别建立上述6组影响因素与周边地表沉降最大值、管线沉降值之间的曲线关系,为后续研究做一定的准备。(3)通过对比上述6组影响因素对基坑周边地表沉降、管线沉降的影响程度,得出地连墙厚度和钢支撑水平间距对基坑变形的影响较为明显,在后续的研究中,应当根据变形控制值去确定这两项参数的取值。(4)基于上文围护结构参数与变形之间的关系曲线,以管线变形作为控制,确定了三种优化方案;并从基坑围护结构自身安全性、基坑稳定性、变形控制效果、工程经济性以及施工控制与原方案进行综合对比,三个优化方案变形满足控制要求的同时,提高了工程经济性,达到了预期的优化目的。
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