超大深基坑工程支護結(jié)構(gòu)水平位移與支撐軸力分析研究——以濟南西客站地鐵1號線工程為例.pdf

1、伴隨著國內(nèi)城市化建設(shè)的大力推進，城鎮(zhèn)人口的急劇增加，給城市交通運輸帶來巨大壓力。為了解決這一難題，一種新型的交通工具應(yīng)運而生——地鐵。伴隨著地鐵建設(shè)，涌現(xiàn)處一大批深基坑工程，地鐵深基坑向超深、超大規(guī)模發(fā)展，給工程設(shè)計、施工人員帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
　　近年來深基坑支護結(jié)構(gòu)的計算理論和計算手段，雖有很大的提高，但由于影響支護結(jié)構(gòu)的因素眾多，土層力學(xué)計算參數(shù)、開挖順序、降水效果、水文條件等因素都對其產(chǎn)生不同程度的影響，使其變形和內(nèi)力

2、的理論計算值和實測值存在一定差異,對深基坑的理論計算帶來了很大的困難。因此，研究深基坑施工過程中的支護結(jié)構(gòu)的變形與支撐軸力的變化規(guī)律對深基坑工程的設(shè)計和施工具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文以濟南西客站地鐵1號線深基坑工程為依托進行了相關(guān)的分析研究；首先對深基坑的支護類型、深基坑的變形機理及計算方法進行了系統(tǒng)的分析，為深基坑的研究奠定了理論基礎(chǔ)；同時通過對地鐵1號線深基坑支護體系以及周圍環(huán)境條件進行分析后，制定了詳細現(xiàn)場監(jiān)測方案；通過

3、對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理，具體對地鐵1號線深基坑支護樁頂水平位移、樁體位移、鋼支撐軸力進行了全面深入的分析研究，得出了符合濟南地區(qū)類似深基坑工程的一些變化規(guī)律，為類似深基坑施工監(jiān)測的研究提供了一定的借鑒。
　　本文最后利用ANSYS有限元軟件對1號線深基坑工程進行了三維模擬，主要對不同工況下灌注樁水平位移及鋼支撐軸力進行了模擬分析，同時將模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測分析結(jié)果做了對比，對比后發(fā)現(xiàn)實測值與模擬值吻合較好，為類似深基坑工程的研究提供了

4、一定的參考。
　　本文得出以下主要結(jié)論：
　?。?）樁頂水平位移，隨著基坑開挖深度的增加而增大；樁頂最大變形從基坑南北兩端向基坑中部也逐漸增大；第一道支撐（0.1H）能夠有效地控制支護樁頂位移；在深基坑主體施工期間，樁頂位移變化速率較小，說明主體結(jié)構(gòu)底板、中板、頂板起到了預(yù)期的支護作用；由以上可以得出基坑支護樁頂變形具有明顯的時空效應(yīng)；樁頂水平變形在基坑短邊測點S、N及長邊角部測點（W1、W9、E1、E9）的監(jiān)測值在6.5m

5、m至14.1mm之間，而長邊中部測點（W2-W8、E2-E8）監(jiān)測值在16.3mm至28.6mm之間，雖然各測點樁頂水平位移監(jiān)測值均小于規(guī)范規(guī)定的警戒值30mm及0.2H％（37.2mm），但是基坑短邊及角部的測點監(jiān)測值遠小于規(guī)范規(guī)定的警戒值，若采用規(guī)范規(guī)定的警戒值（30mm或0.2H%）對其進行變形控制，過于保守，應(yīng)對灌注樁樁頂變形控制指標進行分段控制，以減少不必要的浪費，故建議類似本工程地質(zhì)條件的長條型（長：寬：深=10:1:1）深

6、基坑短邊及角部樁頂變形的警戒值為16mm或0.1H%（H為基坑開挖深度）。
　?。?）隨著開挖深度的增加，樁體變形曲線變化規(guī)律近似呈“弓”形，最大水平位移也將隨著下移，最大變形一般發(fā)生在基坑深-12.7m附近，即最大變形出現(xiàn)在0.684H附近；支護樁體水平位移主要發(fā)生在基坑開挖支護階段（開挖至-18.58m）,即1H部位，這一階段最大變形量約占樁體整體最大變形量的75%，而地下工程主體施工階段樁體最大變形量約占樁體整體最大變形量的

7、25%。
　?。?）由現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析得出：對于濟南地區(qū)類似地質(zhì)、支護條件的深基坑，當?shù)谝坏冷撝危?m一根）安裝在0.1H附近時，第一道鋼支撐的軸力設(shè)計值應(yīng)乘以1.175的修正系數(shù)；當?shù)诙冷撝危?m一根）安裝在0.45H附近時，第二道鋼支撐的軸力設(shè)計值應(yīng)乘以1.075的修正系數(shù)，當?shù)谌冷撝危?m一根）安裝在0.8H附近時，第三道鋼支撐的軸力設(shè)計值應(yīng)乘以0.863的修正系數(shù)。
　　（4）深基坑三維模擬計算結(jié)果與