北京地铁14号线朝阳公园站围护桩变形监测及FLAC数值模拟

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地铁车站施工以明挖法为主,明挖深基坑开挖所产生的变形控制是施工技术的重点。设计合理的围护结构是控制深基坑开挖的变形的主要方式。对地铁车站深基坑变形机理进行了分析,归纳出影响深基坑变形的主要因素有基坑的规模、围护结构的形式、施工组织、土层性质和地下水等,选择合理的设计方案是保证基坑施工安全的前提。本文地铁车站深基坑工程以钻孔灌注桩+钢支撑支护模式为主。通过信息化监测方式对桩体的水平位移和钢支撑轴力进行监测,重点分析了ZQT-10和ZQT-19监测点处围护桩的变形及钢支撑轴力的变化规律。及时反馈围护结构的在开挖阶段所产生的变形,为保证施工合理和深基坑安全稳定提供参考依据。监测数据表明,围护桩体的水平位移遵循一定的规律性,开挖初期表现为桩顶变形最大,钢支撑对深基坑变形有明显的抑制作用,最终变形呈弓形,变形最大部分在开挖深度的中部附近。同时,由于支护不及时、超开挖等因素也能加剧围护桩体的变形。随着计算机技术的发展,数值模拟在工程领域的广泛应用,FLAC3D有限差分软件采用显式拉格朗日算法和混合离散法,无须形成刚度矩阵,较小的内存空间就能够求解大范围的三维岩土工程问题。运用FLAC3D软件对该地铁车站明挖段深基坑的开挖过程进行了模拟计算。本次深基坑开挖模拟过程中,采用分步开挖,对深基坑开挖不同深度时,对周边土体和围护结构进行了位移和应力的分析。整个模拟开挖分四步完成,每一步都是先开挖后支护,得到每一步土体产生的水平、垂直位移和围护结构的第一、第三主应力情况。对比分析计算模拟结果与现场监测结果,得出深基坑开挖变形的一般规律,同时验证监测方案的合理、保证施工安全的进行和为围护结构优化设计提供参考依据。
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