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伴随着国内城市化建设的大力推进,城镇人口的急剧增加,给城市交通运输带来巨大压力。为了解决这一难题,一种新型的交通工具应运而生——地铁。伴随着地铁建设,涌现处一大批深基坑工程,地铁深基坑向超深、超大规模发展,给工程设计、施工人员带来了前所未有的挑战。近年来深基坑支护结构的计算理论和计算手段,虽有很大的提高,但由于影响支护结构的因素众多,土层力学计算参数、开挖顺序、降水效果、水文条件等因素都对其产生不同程度的影响,使其变形和内力的理论计算值和实测值存在一定差异,对深基坑的理论计算带来了很大的困难。因此,研究深基坑施工过程中的支护结构的变形与支撑轴力的变化规律对深基坑工程的设计和施工具有重要的指导意义。本文以济南西客站地铁1号线深基坑工程为依托进行了相关的分析研究;首先对深基坑的支护类型、深基坑的变形机理及计算方法进行了系统的分析,为深基坑的研究奠定了理论基础;同时通过对地铁1号线深基坑支护体系以及周围环境条件进行分析后,制定了详细现场监测方案;通过对现场监测数据的整理,具体对地铁1号线深基坑支护桩顶水平位移、桩体位移、钢支撑轴力进行了全面深入的分析研究,得出了符合济南地区类似深基坑工程的一些变化规律,为类似深基坑施工监测的研究提供了一定的借鉴。本文最后利用ANSYS有限元软件对1号线深基坑工程进行了三维模拟,主要对不同工况下灌注桩水平位移及钢支撑轴力进行了模拟分析,同时将模拟结果与现场监测分析结果做了对比,对比后发现实测值与模拟值吻合较好,为类似深基坑工程的研究提供了一定的参考。本文得出以下主要结论:(1)桩顶水平位移,随着基坑开挖深度的增加而增大;桩顶最大变形从基坑南北两端向基坑中部也逐渐增大;第一道支撑(0.1H)能够有效地控制支护桩顶位移;在深基坑主体施工期间,桩顶位移变化速率较小,说明主体结构底板、中板、顶板起到了预期的支护作用;由以上可以得出基坑支护桩顶变形具有明显的时空效应;桩顶水平变形在基坑短边测点S、N及长边角部测点(Wl、W9、E1、E9)的监测值在6.5mm至14.1mm之间,而长边中部测点(W2-W8、E2-E8)监测值在16.3mm至28.6mm之间,虽然各测点桩顶水平位移监测值均小于规范规定的警戒值30mm及0.2H%(37.2mm),但是基坑短边及角部的测点监测值远小于规范规定的警戒值,若采用规范规定的警戒值(30mm或0.2H%)对其进行变形控制,过于保守,应对灌注桩桩顶变形控制指标进行分段控制,以减少不必要的浪费,故建议类似本工程地质条件的长条型(长:宽:深=10:1:1)深基坑短边及角部桩顶变形的警戒值为16mm或0.1H%(H为基坑开挖深度)。(2)随着开挖深度的增加,桩体变形曲线变化规律近似呈“弓”形,最大水平位移也将随着下移,最大变形一般发生在基坑深-12.7m附近,即最大变形出现在0.684H附近;支护桩体水平位移主要发生在基坑开挖支护阶段(开挖至-18.58m),即1H部位,这一阶段最大变形量约占桩体整体最大变形量的75%,而地下工程主体施工阶段桩体最大变形量约占桩体整体最大变形量的25%。(3)由现场实测数据分析得出:对于济南地区类似地质、支护条件的深基坑,当第一道钢支撑(每6m一根)安装在0.1H附近时,第一道钢支撑的轴力设计值应乘以1.175的修正系数;当第二道钢支撑(每3m一根)安装在0.45H附近时,第二道钢支撑的轴力设计值应乘以1.075的修正系数,当第三道钢支撑(每3m一根)安装在0.8H附近时,第三道钢支撑的轴力设计值应乘以0.863的修正系数。(4)深基坑三维模拟计算结果与现场监测结果虽然存在一定的差异,但是其变形、轴力的发展趋势较一致,证明了利用等效刚度原则将排桩类支护结构转化为地下连续墙支护结构的模拟方法是正确的,具有一定借鉴意义。