深基坑影響下地鐵車站與隧道連接節(jié)點的受力變形性狀分析.pdf

1、深基坑開挖施工會影響緊鄰地鐵結(jié)構(gòu)，引起地鐵車站和區(qū)間隧道的位移變形和附加應(yīng)力，甚至可能危及其運營安全。深基坑工程等巖土活動對運營地鐵結(jié)構(gòu)安全的影響及控制已成為地下工程中一個重要課題。由于車站與隧道的荷載傳遞方式及結(jié)構(gòu)剛度等差異，其在鄰近深基坑施工影響下的變形響應(yīng)也不同，導(dǎo)致地鐵車站與隧道相連接的節(jié)點處容易出現(xiàn)較大差異變形，從而形成一個敏感的薄弱環(huán)節(jié)。車站與隧道連接節(jié)點的受力變形狀態(tài)可能會影響地鐵線路的整體安全，但目前國內(nèi)外的研究較少關(guān)注

2、地鐵車站與隧道連接節(jié)點受力變形性能。
　　本文采用三維數(shù)值分析方法并結(jié)合工程實例，研究了新建深基坑緊鄰地鐵車站時，基坑開挖作用下車站與盾構(gòu)隧道節(jié)點處的受力變形特性，探討基坑開挖深度、平面規(guī)模、與車站的相對位置等因素對節(jié)點性狀的影響規(guī)律，提出了一種節(jié)點安全性態(tài)的判定指標(biāo)，便于工程實踐中及時判斷與預(yù)警。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1、采用數(shù)值方法研究了與車站共墻的深基坑施工下地鐵車站與盾構(gòu)隧道的位移分布及發(fā)展特征，分析了車站與

3、隧道節(jié)點處的受力變形性狀。根據(jù)位移分布確定隧道及節(jié)點處的縱向曲率半徑和相對彎曲，以此判斷其安全狀態(tài)。結(jié)果表明，由于基坑共墻車站呈現(xiàn)隆起特征而盾構(gòu)隧道主要表現(xiàn)為沉降，兩者的差異變形導(dǎo)致車站與隧道節(jié)點處受力復(fù)雜，節(jié)點處受力變形比隧道最大沉降處更加不利；節(jié)點處的曲率半徑隨基坑開挖深度和規(guī)模的增加而減小，相對彎曲隨基坑挖深的增加而增加；基坑與車站完全共墻或遠(yuǎn)離隧道時，節(jié)點處的曲率半徑相對較大。
　　2、研究了非共墻的鄰近深基坑施工時地鐵車

4、站與隧道連接節(jié)點處的受力變形特性。結(jié)果表明，雖然此時車站與隧道均發(fā)生沉降，但是兩者剛度不同導(dǎo)致沉降不同，兩者的差異變形導(dǎo)致節(jié)點處受力復(fù)雜且較為敏感，節(jié)點處受力比隧道最大沉降處更加不利；節(jié)點的曲率半徑隨基坑開挖深度增加和間距的減小而減小，相對彎曲隨基坑挖深的增加而增加；基坑正對車站時節(jié)點處的受力變形相對有利。
　　3、根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果，針對車站與隧道節(jié)點受力變形狀態(tài)，提出一種新的安全判定指標(biāo)——相對轉(zhuǎn)角變化率。通過數(shù)值模擬和實測數(shù)據(jù)

5、驗證，其與曲率半徑呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且與曲率半徑呈一一對應(yīng)的關(guān)系可以用以判斷節(jié)點處的轉(zhuǎn)動情況和螺栓受拉應(yīng)力情況。通過實測數(shù)據(jù)計算結(jié)果驗證得到與曲率半徑為15000m時對應(yīng)的相對轉(zhuǎn)交變化率為0.0038°/m。
　　4、根據(jù)上海世紀(jì)大都會和上海西站兩個工程的實測數(shù)據(jù)，研究了緊鄰車站的深基坑施工對車站與隧道節(jié)點處受力狀態(tài)的影響。結(jié)合數(shù)值模擬的結(jié)論以及相應(yīng)保護措施的探討，發(fā)現(xiàn)實測數(shù)據(jù)所得結(jié)論與數(shù)值分析結(jié)果一致，且可以通過將基坑化整為零、由遠(yuǎn)