地鐵車站基坑施工對鄰近建筑物影響的研究.pdf

1、我國是世界上已規(guī)劃地鐵項目最多的國家之一，目前已在35個城市中興建地鐵線路和車站。眾多地鐵車站的基坑施工必將對周邊環(huán)境造成一定影響，主要是可能引起周邊已有建筑的沉降和變形。由于地質條件、基坑方案、建筑結構等因素，基坑施工影響周邊建筑的機理非常復雜，而傳統(tǒng)的理論、經(jīng)驗方法難以全面地反映上述因素。因此，在基坑施工之前，很難準確地預測建筑的沉降和變形，也很難合理地評判建筑面臨的風險狀況。
　　本文采用數(shù)值模擬與實測分析、參數(shù)反演、模糊風

2、險評判相結合的方法，深入研究砂土/硬黏土層中的基坑施工對周邊高層建筑的影響，并在地鐵車站的基坑工程中展開了研究應用。在研究過程中，針對建筑沉降預測結果的不確定特性，大致按照“發(fā)現(xiàn)問題、實測驗證、提高準確性、風險模糊評判”的技術路線來撰寫。本文的主要研究內容和成果有:
　　(1)數(shù)值模擬。總結并分析前人在基坑及建筑模擬方面的經(jīng)驗方法，確定了土體本構模型、建筑、模型計算區(qū)域、圍護結構、地應力等對關鍵內容的模擬方案;對不能完全確定的內容

3、則采用多種模擬方案的組合;采用Abaqus軟件，對某地鐵車站基坑建立3個有限元模型并展開模擬應用，得到了一些有意義的模擬結論。
　　成果:提出了基坑模型的計算區(qū)域試算流程;對不能完全確定的土體彈性模量、基坑滲流、內支撐采用多種方案組合;根據(jù)工程應用的結果，揭示了建筑的模擬沉降量和傾斜度存在不確定的數(shù)值范圍;影響建筑沉降計算值的模擬因素從大到小依次是降水方案、土體參數(shù)方案、支撐模擬方案;建筑沉降與土體的彈性模量可能成反比關系。

4、>　　(2)實測分析。對某車站基坑周邊的地下水位、地下連續(xù)墻側移、坑外地表沉降分布、周邊建筑沉降變形的實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并與有限元模擬結果、相關的統(tǒng)計經(jīng)驗進行對比。
　　成果:驗證了本文有限元模擬的方案和結論基本上是合理的;在砂土/硬黏土的二元結構土層中，基坑周邊高層建筑的實測沉降量和傾斜度都較小;高層建筑的最大沉降值、差異沉降與建筑長寬比呈反比，而最大傾斜度、撓度比與其距基坑的距離呈正比。
　　(3)參數(shù)反演及沉降預測

5、。對比了多種試驗設計方法的特點;根據(jù)原理和使用方法上的優(yōu)點，采用均勻設計法來設計試驗方案;根據(jù)土體彈性模量與坑外沉降模擬值之間的關系，選擇了簡單合理的參數(shù)回歸方法;在某車站基坑的施工監(jiān)測過程中，展開了數(shù)值模擬和參數(shù)反演應用，動態(tài)預測后續(xù)施工階段的坑外沉降量。
　　成果:首次在基坑土層參數(shù)的反演和地層位移的預測中引入了均勻設計法，減少了試驗次數(shù)且不失精度，體現(xiàn)了均勻設計法與數(shù)值法相結合的優(yōu)勢;在其它條件不變的情況下，一些測點的沉降模

6、擬值與土體彈性模量存在線性關系;通過參數(shù)反演來預測坑外沉降的準確性優(yōu)于傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法。
　　(4)建筑風險的模糊評判。選擇了建筑的最大沉降值、最大傾斜度、損傷系數(shù)，來綜合評判建筑的風險;針對評價指標的不確定性，引入三參數(shù)區(qū)間數(shù)來描述;根據(jù)建筑風險和三參數(shù)區(qū)間數(shù)的特點，提出了基坑周邊建筑風險評判的流程;對距離某車站基坑最近的磚混結構進行了風險評判應用。
　　成果:提出了評判基坑周邊建筑風險的簡化模型;引入損傷系數(shù)來描述建筑損傷