深大基坑幾何尺寸對地鐵結(jié)構(gòu)變形影響分析.pdf

1、隨著大城市地鐵線網(wǎng)密度的增大和城市中心區(qū)大型建筑的涌現(xiàn)，在地鐵車站周邊會有越來越多深大基坑的開挖，所引起的地鐵結(jié)構(gòu)變形對地鐵運(yùn)營和安全都造成了影響?；拥膸缀纬叽缡窃O(shè)計施工最關(guān)心的問題之一，找出地鐵周邊深大基坑幾何尺寸對地鐵結(jié)構(gòu)變形的影響規(guī)律會對工程的施工設(shè)計很有意義。本文重點(diǎn)對基坑工程幾何尺寸（包括:開挖深度、開挖面積、基坑與地鐵結(jié)構(gòu)的凈距）對地鐵結(jié)構(gòu)變形的影響進(jìn)行了研究。
　　本文以北京地鐵八號線鼓樓大街站周邊的深大基坑工程為

2、背景，運(yùn)用ANSYS有限元軟件建立了既有車站結(jié)構(gòu)、區(qū)間明挖結(jié)構(gòu)和地層的整體三維有限元模型。將基坑施工工序模擬為8個步序，包含有基坑的分層開挖、地下結(jié)構(gòu)施作、地上結(jié)構(gòu)施作等施工過程。結(jié)合工程選擇了以下計算工況:(1)按坑底與車站結(jié)構(gòu)底部高差從15m至0m，開挖深度對應(yīng)從14.2m至29.2m均勻選取6組參數(shù);(2)保持基坑長邊長度、整體形狀及凈距不變，開挖面積隨基坑短邊長度的增加從21103m2至23891m2選取5組參數(shù);(3)平面凈距

3、從3.5m至15.5m選取4組參數(shù)。
　　經(jīng)過數(shù)值模擬計算之后，得到既有車站主體結(jié)構(gòu)和區(qū)間明挖結(jié)構(gòu)在各計算工況下的橫向、豎向、縱向變形，分析得到以下規(guī)律認(rèn)識:
　　1.開挖深度:坑底與結(jié)構(gòu)底部高差從15m到2.5m時，開挖深度對橫向、豎向變形影響率分別為0.0498mm/m、0.1206mm/m;高差從2.5m到0m時，對橫向、豎向變形影響率分別為0.1589mm/m、0.1599mm/m。深大基坑開挖深度與地鐵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深

4、的關(guān)系對地鐵結(jié)構(gòu)變形有較大影響。基坑開挖深度接近或者超過地鐵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深時，地鐵結(jié)構(gòu)變形的改變較為明顯，主要表現(xiàn)為車站結(jié)構(gòu)的下沉。在深大基坑的開挖工程中，如果開挖深度超過地鐵結(jié)構(gòu)埋深，對地鐵結(jié)構(gòu)的變形要嚴(yán)格控制，尤其是豎向變形。
　　2.開挖面積:開挖面積改變26.4％，結(jié)構(gòu)橫向、豎向變形分別改變89.2％、100.1％。改變相同比例，基坑開挖面積改變對地鐵結(jié)構(gòu)變形影響比開挖深度、凈距大。在基坑工程的設(shè)計施工時，如果基坑開挖面積已

5、經(jīng)較大，要謹(jǐn)慎選擇基坑開挖面積更大的方案，新方案可能會使地鐵結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生較大的增長。
　　3.凈距:凈距從5.5m到3.5m，橫向、豎向變形改變?yōu)?.0097mm、0.5579mm，深大基坑與地鐵結(jié)構(gòu)的凈距很小時，凈距的減小對地鐵結(jié)構(gòu)豎向變形的增加較為明顯，對橫向變形的增加很小，對于凈距小于5.5m時結(jié)構(gòu)的豎向變形要更加嚴(yán)格監(jiān)控;凈距為15.5m(大于基坑開挖深度14.2m)時，結(jié)構(gòu)橫向、豎向變形分別為0.9726mm、0.786