佛山地铁荔村站深基坑支护结构优化设计研究

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目前地铁基坑的支护多采用地下连续墙+内支撑的方式,它具有刚度大,整体水密性较好,适用于地质类型较复杂的地区等特点,但同时造价相对较高,墙体及支撑体系又根据地质条件的不同,可采用不同的形式,所以对支护设计的选取应当更加谨慎。文章依托佛山地铁三号线的荔村站深基坑支护工程,针对地下连续墙+水平内支撑支护体系开展研究,将深基坑工程现场开挖监测数据、初步支护模拟、优化支护模拟对比分析各方案的稳定性,并研究了基坑支护参数的改变对基坑变形的影响。通过对以上内容的研究得出以下几点结论:(1)针对本基坑工程初步支护设计的结构变形规律开展研究,通过建立数值模型,揭示了广州佛山地区地铁基坑开挖的影响规律。结果表明:基坑施工过程中,地下连续墙产生的水平位移值随开挖进行不断增大,最大水平位移值发生在墙体中部位置,墙体变形呈现出深度方向上中间大、两端小的规律;支撑体系所承受的支撑轴力随着基坑土体的持续开挖逐渐增大,最大支撑轴力出现在三道支撑中的第二道,第一道支撑轴力次之,第三道支撑轴力最小;基坑底部在三层土体开挖后产生了较大隆起,中部隆起值大,墙侧隆起值小,呈哑铃状分布。(2)针对初步支护设计的稳定性问题开展研究,对比基坑支护结构的监测控制要求,发现地连墙墙体水平位移、支撑体系支撑轴力、基坑底部地表隆起的部分位置超出监测控制要求,稳定性存在安全隐患。(3)利用单因素分析方法对初步设计进行优化,分析一道混凝土支撑+两道钢支撑、两道混凝土支撑+一道钢支撑、三道混凝土支撑三种支撑方案,综合考虑优化效果、监测控制要求,决定采用两道混凝土支撑+一道钢支撑的支撑优化方案;对比3m、4m、5m基底搅拌桩三种基底加固方案,综合考虑优化效果、监测控制要求决定采用4m基底搅拌桩对基底进行加固。(4)针对优化后的设计方案进行了稳定性计算,并与现场监测结果进行了对比,结果表明:模拟结果墙体最大水平位移值由初步设计的20.52mm减小到11.84mm,墙体位移减小了42.3%,变形得到有效控制;最大支撑轴力由初步设计的862KN降至424.33KN,对比原支护方案,优化支护措施后支撑轴力减小了50.7%;基底隆起值由初步方案的27.58mm降至15.82mm,减小了42.6%。支护结构的监测结果与优化设计数值分析结果比较吻合,监测结果稍大于数值分析结果,但均满足监测控制值要求,佛山地铁三号线荔村站深基坑支护结构优化设计参数设计合理,研究结果可靠。
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