【摘 要】
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随着城市化进程的加快,众多城市轨道交通网络日趋完善,车站深基坑及隧道区间建设也面临着诸多风险与挑战。城市既有地下结构的存在、土体变形控制要求严格以及基坑本身形状复杂、深度大等因素均增加了车站深基坑工程施工风险,区间隧道盾构近接侧穿既有地下结构、盾构施工参数控制以及盾构出洞对已建基坑结构和地层的影响成为盾构施工控制的重难点。因此,研究揭示异型深基坑开挖过程与区间盾构出洞过程中地层和结构受力变形发展规
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随着城市化进程的加快,众多城市轨道交通网络日趋完善,车站深基坑及隧道区间建设也面临着诸多风险与挑战。城市既有地下结构的存在、土体变形控制要求严格以及基坑本身形状复杂、深度大等因素均增加了车站深基坑工程施工风险,区间隧道盾构近接侧穿既有地下结构、盾构施工参数控制以及盾构出洞对已建基坑结构和地层的影响成为盾构施工控制的重难点。因此,研究揭示异型深基坑开挖过程与区间盾构出洞过程中地层和结构受力变形发展规律具有重要意义。本文以合肥轨道交通4号线创新大道车站深基坑工程为研究背景,首先对车站深基坑异型端头井的开挖过程进行监测,分析基坑施工过程中邻近基坑的地表沉降、桩基水平位移与内支撑轴力发展趋势,揭示基坑开挖过程中工程结构内力与变形发展规律;使用Midas GTS/NX有限元软件对车站西侧部分的开挖进行数值模拟计算,通过对比计算结果与实际监测数据验证计算模型的合理性,并基于该模型进一步分析研究车站结构内力、变形分布的发展规律;最后采用数值模拟分析车站西侧盾构出洞的过程,探究双线隧道先后贯通端头井过程中地表沉降、基坑结构变形的分布规律。研究结果表明:基坑开挖过程中地表沉降、桩基位移均随开挖深度的增加而增大,桩基在架设第一道混凝土支撑时水平位移很小,且在桩身上呈倒三角分布;架设第二道撑后位移呈槽型分布且增长迅速,随着开挖深度的增加,桩基最大位移的位置在桩体上有一定的下移;开挖完成后位移最大处位于基坑标准段,最大位移为21.13mm;四道支撑中第二、三道支撑轴力增幅较大,支撑架设后支撑轴力随开挖深度的增加不断增大,下层新支撑架设后对上层支撑有明显的分担作用,位于基坑端头井的SF-7轴为轴力最大支撑,最大支撑可达3643k N;沉降槽中心为距基坑边缘8m左右的位置;地表沉降在沉降槽中心达到最大值,基坑标准段沉降最大值为10.45mm,基坑端头井突出部分的沉降最大值为6.17mm。数值模拟考虑了盾构侧穿基坑桩基以及盾构出洞的影响,盾构侧穿阶段产生的沉降与基坑开挖过程产生的沉降叠加导致端头井周边的沉降值增大;双线隧道中心处受双线隧道盾构开挖的叠加影响,为产生地表沉降最大位置,地表沉降可达17.06mm;隧道侧穿区域沉降为单线盾构与基坑开挖双重影响的结果其最大沉降值达15.03mm,相比隧道开挖前增长了8.73mm;隧道出洞与侧穿过程中对现有桩基的主要影响集中在靠近隧道深度的桩基桩体;盾构侧穿区域的基坑桩基水平位移有21%左右的增长,盾构接收部分的桩基位移在隧道盾构至距桩基3环时开始明显降低,降幅最大达到12%。图[35]表[5]参[71]
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