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《基坑開挖對鄰近地鐵車站影響因素研究論文》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基坑開挖對鄰近地鐵車站影響因素研究論文.freel。在西端頭井處,張楊路基坑與東方路基坑共用一堵地下墻,東方路地下墻即為張楊路基坑的圍護結(jié)構(gòu)。而且,東方路地下墻僅深26m,而開挖深度約22m,插入比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前有關(guān)平行換乘車站建設(shè)的工程資料和研究資料都相當(dāng)缺乏,更沒有一套成熟的理論準(zhǔn)確的預(yù)測基坑施工對緊鄰車站變形的影響,如何預(yù)測緊鄰車站的變形、控制緊鄰車站運營的絕對安全,是一個國內(nèi)外罕見的技術(shù)難題。本文通過數(shù)值模擬分析,研究了張楊路地鐵車站基坑開挖時兩車站間距、源頭變形、土體彈性模量三個因素對在運營車站變形的影響。2工程概況張楊路車
2、站全長218.6m,中間增設(shè)4道臨時封堵墻,將車站分為五個獨立小基坑進行明挖施工。車站主體結(jié)構(gòu)為地下三層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)段寬19.9m,基坑開挖深度20.821m,圍護結(jié)構(gòu)采用厚1000mm的地下連續(xù)墻,墻深35m,進入⑦1土層約6.05m;東端頭井基坑開挖深度22.432m,西端頭井基坑開挖深度22.866m,東、西端頭井的圍護結(jié)構(gòu)與車站標(biāo)準(zhǔn)段相同,也采用厚1000mm深35m的地下連續(xù)墻?;邮┕し謪^(qū)圖以及和東方路車站的關(guān)系見圖1。3計算模型平行換乘節(jié)點車站建設(shè)中,后建車站基坑變形對在運營車站結(jié)構(gòu)變形的影響,涉及到很
3、多的因素。利用大型有限元軟件ANSYS模擬計算時,主要目的是找到源頭變形大小,兩車站間距,不同土體彈性模量這三個因素對車站結(jié)構(gòu)變形的影響。在計算時做了如下的簡化和假設(shè):(1)車站變形與該處土體變形一致的假設(shè)。地鐵車站結(jié)構(gòu)剛度與土體相比極大,實際情況下,結(jié)構(gòu)變形不會與土體變形保持一致,應(yīng)小于土體變形。但在小變形情況下,可以認(rèn)為兩者近似相同,同時從保證安全的角度考慮,這樣的假設(shè)也是合理的。(2)上海地區(qū)的土屬于飽和的軟粘土,有較大的流變性。但在小變形范圍內(nèi),擬采用線彈性的土體模型,更方便模擬和計算。有限元模型見圖2。4計算結(jié)果分析4.1在
4、運營車站側(cè)向變形隨兩車站間距變化的規(guī)律以上述模型為基礎(chǔ),改變兩車站間距X,右側(cè)基坑地下墻變形作為邊界條件之一。有限元計算結(jié)果整理為圖3。由圖3中可以看出,在夾層厚度X≤7m(即X≤H/3時),在運營車站的A墻變形受源頭變形影響較大,變形曲線形狀類似于源頭變形曲線。在夾層厚度X7m(即XH/3時),在運營車站的A墻變形受源頭變形影響較小,A墻變形趨近于直線。將兩車站間距與A墻變形最大值與的計算結(jié)果整理為圖4及圖5,從中可以擬合出兩者間的規(guī)律。由計算結(jié)果得到的擬合結(jié)果看,兩者相關(guān)系數(shù)非常接近1,相關(guān)性非常顯著。由于A墻的側(cè)向變形最大值即為
5、東方路車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的最大值,則通過上圖的擬合結(jié)果,可以得出臨近車站側(cè)向變形最大值Y與兩車站間距X間的函數(shù)關(guān)系。4.2車站豎向變形隨兩車站間距變化的規(guī)律根據(jù)計算結(jié)果,豎向變形非常小,變化范圍在-0.8mm~+0.8mm之間。即兩車站間距的變化對車站豎向變形影響非常小。底板與A墻交點的豎向變形值與兩車站間距的關(guān)系如圖6所示。由圖6中可以看出,豎向變形并非越靠近基坑越大,而是在約1/3H距離處達到最大值。4.3車站側(cè)向變形隨源頭變形變化的規(guī)律在其他條件不變的情況下,將源頭豎向變形從0mm增加到6mm,車站結(jié)構(gòu)豎向變形僅從0mm增加到0.
6、1mm。源頭豎向變形對車站結(jié)構(gòu)變形影響非常微弱,下面主要討論側(cè)向變形的影響作用。通過將實測側(cè)向變形曲線上變形值等比例放大,研究側(cè)向變形變化對在運營車站結(jié)構(gòu)變形的影響。計算結(jié)果整理為圖7。由對數(shù)據(jù)進行擬合,要求曲線通過原點,即源頭變形為0時,A墻變形為0。從擬合結(jié)果可以看出,兩者呈線性關(guān)系。4.4車站豎向變形隨源頭變形變化的規(guī)律根據(jù)計算結(jié)果,隨著源頭變形的增大,豎向變形線性增大,斜率為-0.0565,即源頭變形中的側(cè)向變形對車站豎向變形影響較大。根據(jù)實測變形(源頭變形中的側(cè)向變形最大值9.38mm)計算得到的結(jié)果看,豎向變形仍然很小,只
7、有0.53mm,約為實測最大變形值的1/10。底板與A墻交點的豎向變形值與源頭變形的關(guān)系如圖8所示。4.5在運營車站變形隨土體彈模變化的規(guī)律將土體彈性模量分別取為3MPa,6MPa,9MPa,12MPa,15MPa,18MPa,得到對應(yīng)情況下的車站結(jié)構(gòu)的變形情況。在運營車站側(cè)向變形的計算結(jié)果如圖9。根據(jù)計算結(jié)果,土體彈性模量對車站豎向變形的影響僅為側(cè)向變形影響的1/3。5主要結(jié)論(1)由以上分析可以看出,土體彈性模量的變化對車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的影響不大。在彈性模量從3MPa增加到18MPa時,車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形僅增加0.56mm。(2)根
8、據(jù)側(cè)向變形與這兩個因素的函數(shù)關(guān)系,可以得到車站側(cè)向變形最大值的估算式:設(shè):車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形最大值為Z,源頭變形為X,兩車站間距為Y。由車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形最大值與源頭變形的函數(shù)關(guān)系式,Y=5.4m時:Z=0.4417X(1)