adina在深基坑开挖过程中对地铁的影响分析
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深基坑施工对地铁隧道的影响分析摘要:如果在地铁隧道的周围实施深基坑施工,那么将会影响地铁隧道的安全性和使用功能。
为了能够更确切的了解深基坑施工对地铁隧道的影响程度,本文集合工程实例,利用开挖工况的准确数据以及监测隧道的数据来分析影响地铁隧道的原因。
首先计算了基坑附近地铁隧道围护结构的位移状况,获得位移的曲线。
并在该基础之上,利用理论知识和实践经验计算地铁隧道的竖向位移和水平位移,从而得出地铁隧道因为附近深基坑施工造成的结构变形程度。
关键词:地铁隧道;深基坑施工;开挖;监测中图分类号:u455文献标识码: a 文章编号:现代城市最主要的交通命脉就是地铁隧道。
地铁隧道相比较路面的一些交通线路而言,更容易受到外界人为和自然因素的影响。
地铁隧道随着我国城市建设的需要,逐步的在各大中城市开始建设。
而城市发展中,总是会进行各种的施工活动。
例如深基坑的施工。
深基坑的施工会对地铁隧道的安全运行造成影响。
而我国的地铁隧道工程起步比较晚,在理论知识和实践经验方面存在着诸多的缺陷。
因此,依旧没有科学合理的方法来预防深基坑施工对地铁隧道的损坏。
本文以典型工程来分析,调查在临近地铁隧道的地区进行深基坑施工对地铁隧道的影响,从而获得相应的数据,为地铁隧道解决深基坑施工的影响提供实践经验和理论保障。
1工程概况某大厦工程由一幢超高层商业楼、3层的裙楼和2层的地下室组成。
主楼区域工程深基坑开挖为20.22m,裙楼区域深基坑开挖为18.12m。
在工程的东侧附近有一区间隧道正在运营。
区间隧道和大厦工程的东侧外墙接近平行状态。
大厦工程的围护体和隧道工程接近7m的距离。
深基坑在大厦主楼靠近地铁隧道的部位使用1100m厚度的地下连续墙,其他的部位的地下连续墙是900m厚度。
整个地下连续墙为35m的高度。
在靠近地铁隧道的区域,所有基坑都使用逆作法的形式来施工。
2布置测点和监测报警值为了精确的调查好深基坑的影响程度,在地铁隧道内布置好12个测点,测点记录为a01—a12。
基坑开挖对地铁的影响数值分析摘要:本文主要介绍了基坑开挖对地铁的影响数值分析。
关键词:基坑开挖;地铁;数值一、项目概况本基坑北侧与某广场地下车库连接,南侧临近已投入运营地铁区间隧道,西侧临近已投入运营的地铁站,东侧临近深南-皇岗立交桥。
地下停车场共计3层,并在地下1层通过通道与地铁岗厦北站接驳。
该地下车库主体采用框架结构,底板厚800mm,中板厚100mm,顶板厚250mm,侧墙负一层400mm厚、负二层500mm厚、负三层600mm,柱尺寸采用600X600。
地铁接驳通道长约80m,顶底板及侧墙均600mm厚。
基坑南侧临近地铁车站及盾构段的长度约253m,基坑距车站最近距离约6.6m,距盾构段最近距离约6.4m。
二、基坑支护方案本工程地下车库所在场地平坦,地下车库范围地面标高为7.00m,车库顶板覆土厚度约为 2.20m,基坑开挖深度约14.9m。
地下车库主体围护结构拟采用800mm厚的地下连续墙,第一道支撑采用700mmX900mm钢筋砼梁,第二道支撑采用800mmX1000mm钢筋砼梁,第三道支撑采用Ф609δ16钢管支撑,支撑设中立柱。
局部采用桩锚支护。
基坑支护平面图如图1-2所示。
图1-2 基坑支护平面图基坑支护与地铁的剖面(1)临近地铁隧道段基坑支护图(2)临近地铁风亭段基坑支护图分析方法[1]基坑开挖及地铁结构变形的二维数值计算采用ABAQUS软件建立基坑支护结构、地铁隧道及地层的空间三维模型,并分别设置其物理力学参数和边界条件,从而得到各施工工况下的相关受力及变形情况。
[2]通过上述计算结果以及我公司以往相关基坑设计、施工经验,对本基坑的设计、施工、监测提出合理化建议。
三、基坑开挖过程的模拟目前基坑开挖数值计算的初始应力场一般假定为重力场。
对于岩土工程中的开挖分析(基坑开挖或则隧道开挖)为了分析方便,把计算模型分为两部分,第一部分为要挖去的部分,令其体积为V1 ,自重为W1;第二部分是开挖后围岩体积为V2 ,自重为W2。
大型深基坑施工对临近地铁隧道的影响分析赵小永摘要:二十一世纪以来,随着我国城市化建设脚步的加快,由于城市的土地资源越来越少,城市化建设的脚步正在向着纵深化发展,并呈现出向着大综型地下空间发展的趋势。
随着城市建设的发展,我国高层建筑越来越多,紧邻地铁隧道的深基坑工程逐渐增多。
在进行大型深基坑施工时,极有可能会对周围临近的地铁隧道盾构结构造成一定的影响。
只有采取科学的施工方式,适当的在施工时采取相应的加固等技术措施,才能保证地铁线路的正常运营和深基坑施工的安全性。
深基坑施工过程中,必然会对周围的地层产生一定的影响,为了保证深基坑施工的安全和地铁线路的正常运营,需要采取数值模拟分析的方法,分析深基坑的结构体系,以此来制定地铁的保护措施。
本文基于深基坑施工时周围既有地铁隧道和既有换乘车站的情况,采用有限元法对深基坑进行有效的数值模拟分析,研究了深基坑施工对于临近地铁线路的影响以及需要采取的一些必要措施,为临近地铁施工工程提供真实有效的建议。
关键字:基坑开挖,地铁隧道,数值模拟,地面降沉。
引言:随着我国经济的不断发展,城市化建设的脚步越来越快,为了解决城市的交通拥堵问题,城市轨道交通成为了提升城市服务水平的一项重要基础设施。
各大城市都在加快城市轨道交通的建设速度,尤其是经济发达的一线城市甚至有些二线城市。
由于城市轨道交通都是建设在城市中心客流量非常大的地方,但中心城区又正处于老城改造和旧城更替的一个发展阶段,因此近几年来国家对各个地区的中心城市都进行乐合理的规划,从而达到节约土地资源的目的。
大规模的城市建设更新,使得已经建成或者正在建设中的地铁线路项目非常多,在地铁线路附近实施大规模深基坑施工的情况也越来越多,对地铁线路的保护工作迫在眉睫。
制定合理有效的施工方案和安全的保护措施是保证地铁线路的稳定运行,完成城市化建设的非常重要的关注点。
在现阶段我国寸土寸金的城市土地建设中,如何筹划好保护好地铁线路,能够安全的在其周围进行深基坑施工,成为该领域所有人都关注的一项重要的问题。
深基坑开挖对临近地铁隧道的影响摘要:随着经济的发展和社会的进步,城市化的发展进程和水平在不断的提升,随着而来的就是给城市带来的巨大的压力,在人口不断增多的情况下城市的交通问题也在城市的发展中起到了重要的影响作用。
地铁已经逐渐的成为我们生活中的主要的交通工具之一,在地铁的周边建筑物的建设也在不断的兴起,但是在施工的过程中考虑到对地铁隧道产生的影响要十分的慎重,尤其是进行深基坑开挖的工作时,会对地铁产生附加的内力,这样也会威胁到地铁隧道的安全。
本文对基坑开挖的方法进行分析,对基坑开挖造成的隧道沉降等现象进行分析并找到有效的方法,希望能对以后的工作提供帮助。
关键词:深坑基;地铁隧道;保护措施引言:在进行深基坑开挖的过程中很难避免的会给地铁隧道原有的平衡,在地应力上也要进行重新的分配,所以说深基坑的开挖会给地铁隧道的内力造成很大的影响,甚至会导致其变形。
在地铁隧道的变形的标准的控制上还是比较严格的,最大的位移是不能够超过20mm,隧道的回弹不能超过10㎜,所以说找到有效的降低深基坑开挖对地铁隧道产生的影响方法是十分重要的,在深基坑的开挖中要充分的考虑到对地铁隧道的影响程度并进行合理的设计和规划。
一、工程概况在某个工程的建设中,在建设的位置上是处于城市的繁华区域并且在交通的要道上都会有所涉及,在该工程的东侧距离三号地铁线非常近。
在这项工程的挖掘的总面积上总共有4339.34㎡,在整体的基坑的大概的形状上为长方形,整个基坑的总体长度为九十米左右,在总体基坑宽度为五十五米左右,如果在基坑的施工过程中没有充分的考虑到对地铁隧道产生的影响就会带来很大的负面影响。
在总体的工程的挖掘深度上为二十二点八米,在基坑的东侧部分上是同地铁隧道在一个平行的面上的,最近的距离在九米左右,所以在整个工程的东侧部分的施工要更加的关注,成为重点的保护部分。
该基坑为深基坑工程,支护桩采用钻孔灌注法施工,底板在基础上再加1500㎜厚钢筋混凝土板,下面进行具体的分析。
地下连续墙支护下深基坑开挖对邻近地铁隧道变形影响分析1 引言随着城市地下空间的大力开发和利用,不可避免在地铁附近进行深基坑施工,由于地铁隧道等建(构)筑物的存在,导致基坑周边的环境非常复杂敏感,典型的工程如南京紫峰大厦深基坑周边有3 条主干道,管线密集,距离南京地铁1 号线隧道主体结构最近处仅5 m;本文中的南京某深基坑,距离已经运行的地铁隧道2 号线最小净距仅为12 m,而且周边分布有基督教堂(文物保护单位)等重要建筑物。
对于邻近地铁隧道复杂环境中的地下连续墙支护深基坑工程而言,依据三维数值分析等先进技术方法,研究深基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响规律,并提出相应的保护邻近地铁措施,这对于解决城市深基坑工程开挖中对既有地铁等建(构)筑物的控制与保护问题,具有重要的理论和实践指导意义。
目前,常规支护结构的设计一般多采用规范推荐的平面竖向弹性地基梁法及三维弹性地基板法,这2 种方法均可以模拟实际工况并计算围护结构与支撑体系的内力与变形,三维方法还可同时考虑围护结构的空间效应,但这2 种计算方法由于在计算模型中均无法考虑基坑周边的重要建(构)筑物,不能直接计算分析其对周边环境的影响,因此在计算分析深基坑开挖的环境效应时存在一定的局限性。
刘国彬等结合软土基坑隆起变形的残余应力法和软土卸荷模量的概念,建立了基坑隆起变形的计算模型,推导出基坑工程底部已运行隧道上抬变形的计算公式,能够预测基坑底部已运行隧道的上抬变形。
在分析深基坑开挖引起的环境效应时,经常采用连续介质有限元方法,该方法将基坑的围护结构、周边一定影响范围内的土体以及某些重要建(构)筑物作为一个整体进行分析,以开挖面上土体地应力的释放作为开挖时的荷载,并以单元的“生死”来模拟土体开挖以及支撑体系的施工。
本文采用三维有限元方法模拟本工程深基坑的开挖,分析模型主要包括深基坑围护结构、已运营的地铁隧道以及一定影响范围内的土体,根据计算分析得到的结果,在设计中采取相应措施控制地铁隧道变形。
新建深基坑对已建地铁的影响摘要:随着人口的急剧增多,交通压力愈来愈重,为了能够有效地缓解交通压力,更好地发展建设利于群众出行的交通工具,增强生活的便利性,就需要政府等相关部门更迅速更好地发展城市轨道交通。
本文将从各个方面分析深基坑建设对地铁的影响,进而可以有效地处理好地铁车站深基坑的施工安全问题、基坑深度对车站环境的影响,以及地铁车站深基坑施工过程中对周围建筑的安全控制措施等进行阐述。
关键词:深基坑;地铁车站;周边建筑;影响一、前言随着改革开放以来中国经济的飞跃式发展和人口的迅速增长,各式各样的交通方式逐渐进入人们的视野。
然而,一些城市公交的拥挤、市内出租的高价已经无法满足人门对物美价廉交通方式的要求,而城市轨道即地铁的出现则完美地适应了人们快节奏的生活方式和便捷顺畅的出行需要。
然而,在地铁施工过程中由于周边许多建筑早已建成,深基坑的建设将会对此产生许多无法预知的影响。
因此,涌现出了越来越多的地下工程问题,如:造成建筑物地面的土层松动,间接导致建筑物发生沉降或者是侧移。
并引起车站结构的隆起。
相应地,为了保护建筑物的完整和人民的生命财产安全,在深基坑的建设施工过程中需要进行严密的技术分析。
二、深基坑开挖对周围环境的影响1.简单来说,土方的开挖过程就是土压力得到发挥的过程。
在土方开挖、支护受力、土体位移等发生了一定位移的时候,被动土就会产生巨大的压力,在一定情况下,当位移距离远远超过土体的承受能力的临界点,地面就会因为超越承受能力而出现裂缝。
就会严重威胁地面附近建筑物的稳定性。
2.由于深基坑的开挖水动力的条件就也会相应地发生人为的变化。
在存在有地下水的地方进行深基坑的开挖和施工会逐渐增加动力水头。
当这一过程中,动力水头大于坑底土层的浮重度时,就可能出现流砂。
此外,随着深基坑深度的增加,隔水地板就会逐渐变的薄弱,到了不能承受水压的时候,就会出现突涌。
基坑周边的地面就可能会发生塌陷,将会严重影响人居环境和出行安全。
深基坑开挖对临近地铁线路的影响分析摘要:深基坑开挖对地铁线路有着一定的影响,由于施工建设工艺复杂、涉及内容较多,还需要做好相应的基础监测与风险防范工作。
文章主要以此为基础对深基坑开挖的影响进行分析,并提出相应的控制对策。
关键词:深基坑;临近铁路;铁路线路;影响分析引言自21世纪以来,随着我国城市化进程不断加快,对于用地日益紧张的城市,地下空间充分开发已成为一种必然趋势。
然而,城市轨道交通地下空间的开发都面临着深基坑工程问题。
由于地铁深基坑通常位于密集城市中心,紧邻建筑物、交通主干道及各种地下管线等,其规模和深度也在不断加大,周期变长、过程愈发复杂,施工场地紧张、施工条件复杂、工期紧迫。
因此,如何安全、经济、有效地选择合理的基坑开挖流程和方式是地铁深基坑工程要解决的关键问题。
1深基坑开挖对临近地铁线路的影响分析近年来,随着我国国民经济的快速发展,城市化进程的加速,大量地铁的兴建不可避免地要对老城区地铁沿线邻近建筑物造成影响。
特别是在江漫滩特殊地质单元深厚软土场地,由于软土固有的高含水量、大孔隙比、高灵敏度、低强度、触变性、流变性等特性,受地铁车站基坑开挖施工影响往往会产生较大变形,从而引起邻近建筑物的过大沉降。
特别是当紧邻一些老的民用住宅时,由于这些住宅多为浅基础砖混结构、条形基础、水泥土搅拌桩复合地基,抵抗变形的能力较差,稍有不慎,将会造成灾难性的后果。
因此,合理准确地预测地铁车站基坑开挖对邻近建筑沉降的影响,并预判对邻近建筑物是否要采取必要的加固措施及采取加固措施后的效果如何,是当前工程界普遍关注的重要问题。
对于现代城市深基坑工程施工而言,对其临近建筑物变形影响分析的重要性,已经超过基坑本身。
伴随地铁工程在城市建设中重要性的逐渐增高,地铁沿线地区成为城市经济发展的热门。
出于对地铁线路本身安全和周边环境保护的考虑,基坑工程实施前,要对其临近的地铁线路进行工程影响评估,确定完工后对地铁线路及周围区域沉降和变形值低于规定允许值。
深基坑施工对邻近地铁出入口影响分析
高鑫
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2024(50)12
【摘要】基坑开挖会对邻近的地铁结构产生扰动影响,依托合肥某深基坑工程,采用数值分析手段,建立了基坑与地铁出入口的三维有限元模型,分析了基坑开挖及结构施工过程中周边土体、围护结构以及出入口明挖段和暗挖段结构位移变化情况。
结果表明:出入口以向基坑方向的水平位移为主;基坑开挖引起的出入口位移超过结构施工两倍,是位移控制的关键阶段,基坑开挖至第一道支撑底是位移控制的重中之重;第一道支撑拆除后出入口向基坑方向的水平位移明显增大;出入口最大位移未超过控制值,结构处于安全状态。
结论可为同类型地质条件工程提供借鉴与参考。
【总页数】5页(P74-77)
【作者】高鑫
【作者单位】合肥市轨道交通集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.2
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深基坑施工对地铁隧道的影响分析摘要:社会经济的发展以及城市化进程的不断加快,地铁作为一种新型的公共交通运输工具,其为人们带来的生活便利是其它任何公共交通设施所无法比拟的。
而基坑施工不仅影响着临近地铁隧道的使用与安全,同时加强深基坑施工安全风险的控制,对于地铁建设、运营等都有着极为重要的意义。
本文主要是就深基坑施工对低碳隧道所产生的影响进行了分析与研究。
关键词:深基坑;地铁隧道;检测引言我国城市建设的不断加快,对公共交通设施的发展也提出了新的要求。
地铁作为城市化进程过程中最重要的公共交通运输设施,其为人们带来的便于与便捷是其它交通运输工具所无法达到的。
虽然地铁在我国的发展相对较晚,但是随着相关专家针对地铁建设与发展研究力度的不断加强,我国的地铁建设水平也得到了大幅度的提升。
由于深基坑施工是影响地铁隧道安全使用的重要因素,因此,必须采取积极有效的措施促进深基坑施工质量的有效提升,才能在确保地铁建设顺利进行的基础上,充分发挥出地铁在人们日常生活中所发挥的积极作用。
1、模型建立通过建立模型的方式,分析深基坑施工对地铁隧道所产生的影响后发现,深基坑施工对地铁隧道的正常使用所产生的影响主要有以下几方面:(1)深基坑施工具有土层均匀的特点;(2)深基坑施工过程中,有关于土层变形的计算,是建立在土体充分固结的基础上的;(3)深基坑施工过程中,对于地铁隧道的衬砌、维护结构等与土体之间的变形具有相互协调的作用;(4)盾构隧道管片环具有连续性的均质弹性环。
(5)忽略其他施工影响。
2、模型观测根据所建立的深基坑施工影响地铁隧道使用的模型,分析出深基坑施工对临近地铁隧道所产生的影响主要有以下几方面。
2.1隧道侧移如果深基坑施工过程中,第一层土方垂直向地铁隧道方向开挖并浇筑的话,那么对于地铁隧道的正常使用产生的影响相对较小。
假如在第二层土方施工过程中,采取的是与地铁隧道方向平行开挖方式的话,那么必须对深基坑各个区域按照要求做好相应的支撑,同时及时的进行混凝土浇筑,并在施工完成后,检查其没有出现基点侧移现象后,才能开始第三层土方的开挖施工,如果深基坑开挖和浇筑支撑超过14小时后,针对平行隧道方向的开挖发现地铁隧道发生侧移现象的话,则必须采取积极有效的措施予以解决,才能最大限度的降低深基坑开挖施工对地铁隧道使用所产生的影响。
深基坑工程对周边既有地铁车站的影响分析摘要:近年来,经济社会的快速发展,促进了城市的快速发展,各个城市的基础设施逐步完善。
地铁作为城市重要的基础设施,其在缓解交通压力,提升交通运输效率方面有着重要的作用。
在一定程度上,地铁工程的兴建,是城市现代化发展的重要标志。
但是,由于地铁车站深基坑施工的复杂性与特殊性,其在施工过程中存在一些安全风险因素,为了避免这些因素的影响,在实际的施工过程中,必须要根据工程现场情况,进行支护体系的设计,保障施工安全。
关键词:深基坑施工;地铁车站;影响监测1地铁车站深基坑施工特点近年来,在各个城市的快速发展过程中,很多城市逐步开始了地铁工程建设,地铁车站的数量、规模都以前所未有的速度增长,对不同的地铁车站项目而言,其往往面临着不同的工程结构、工程地质条件,因此,地铁车站工程的难度系数相对较高。
地铁车站项目中,深基坑工程是其中的重要内容,决定着车站基础结构的稳定性与安全性,起着重要的支撑作用。
而深基坑支护体系的存在,保障了地铁车站深基坑施工的安全性,避免了施工过程中一系列的安全事故。
深基坑支护的特点主要体现在:①结构复杂、规模较大。
对地铁车站而言,一个地铁车站内往往会存在多条的换乘线路,使得其通道、出口等都相对较多,这就使得其支护结构相对复杂,支护体系内包含了多个支护结构与支护技术。
②施工的不确定性。
支护体系的地下管线密集,一些地铁车站深基坑下甚至存在一些地下构筑物,各种不确定性因素相对较多,在支护体系设计之前,有关人员必须要充分掌握施工现场地下的实际情况,比如管网分布。
③周边环境因素的影响。
在深基坑施工时,支护体系设计需要充分考虑周边环境,比如建筑物分布,与有关部门做好沟通与配合工作,保障支护体系设计的科学性。
2.地铁车站基坑工程支护结构类型2.1深层搅拌桩支护深层搅拌桩是基坑支护的一种重要类型,其在实际的施工过程中,主要是将水泥或者石灰等作为固化剂,在开挖工作开始之前,借助深层搅拌机械,将软土与固化剂等加以搅拌,通过搅拌,可以使得固化剂与软土剂之间发生物化反应,随后,软土逐步被硬结为具有一定强度的桩体结构。
ADINA在深基坑开挖过程中对地铁的影响分析
摘要以上海地区的某一相邻地铁隧道的基坑为模拟背景,应用大型有限元软件ADINA, 采用二维有限元模型, 分别采用Isotropic混凝土模型和Mohr- Coulomb土体模型, 模拟基坑开挖的各个阶段。
通过实际监测变形值与模拟值的比较, 表明分析结果与现场实测结果基本吻合, 这为以后的相关工程设计和施工提供理论和计算支持。
关键词深基坑有限元 ADINA软件模拟
地铁作为现代城市的交通主要干线, 其安全性十分重要[1]。
近几年我国经济保持较快地增长, 交通问题也日益严重, 好多城市为了改善交通都在积极地准备或已经在建地铁。
但随着城市建设发展的需要, 地铁隧道在其使用阶段不可避免地会受到这样或那样的工程活动影响 , 临近区域工程活动是较常见的, 对隧道产生重大影响的因素, 其中包括建筑基坑的开挖。
因此, 对于理论研究和工程实践而言,解决城市建设发展与地铁保护双重需要的矛盾具有
重要的意义。
以上海地区某一个毗邻地铁隧道的基坑实际工程为背景, 采用二维有限元分析方法 , 应用通用非线性有限元软件ADINA, 对其进行模拟分析, 在后处理中提取支护结构变形值与实测值比较, 分析其可行性, 为设计和施工提供依据。
1 工程概况
工程是由一幢39层高的办公楼、3层商业楼、3层会所组成。
距离地铁一号线隧道外边线仅3.8 m,隧顶埋深约- 12.7 m。
基坑占地面积4 400㎡, 开挖深度9.2 m, 属深基坑工程, 基础采用钻孔灌注桩及厚承台板。
施工区域土体自上而下分为以下土层: (1)杂填土, 上部夹碎砖、石子等杂物, 下部以素填土为主, 层厚(1.00~3.40) m; (2) 粘土, 含云母及铁锰结核, 层厚(0.5~2.1) m; (3) 灰色淤泥质粉质粘土, 饱和, 中~高压缩性, 夹粉砂薄层, 层厚为(2.55~5.60)m; (4) 灰褐淤泥质粘土, 流塑, 中压缩性, 夹薄层粉砂, 层厚为(7.40~10.0) m; (5) 粘土, 饱和软塑, 中~高压缩性, 层厚(3.00~5.60) m, 地下水位在地面下0.5 m处。
土体物理力学参数如表1所示。
工程区段地铁隧道处于含水量高、压
缩性高、强度低、流变性大的饱和软粘土层中, 极易受到毗邻的深基坑开挖而造成周边土层移动的影响。
在施工工艺和施工参数上初步采用“先中间后四周”的盆式挖土方式, 做到“分层、分区、分块、对称、平衡、限时”挖土支撑。
基坑围护采用18 m深地下连续墙,墙顶设置钢筋混凝土压顶圈梁以增强维护结构的整体性。
基底以下采用水泥搅拌桩满堂加固, 地铁隧道侧加固宽度达10 m, 水泥掺量为15%, 基底以上为8%, 深层搅拌桩加固区与地下连续墙的缝隙处进行了压密注浆。
同时由于基坑有9 m左右的深度, 故采用两道水平支撑。
2 有限元计算模型
隧道的变形要求极其严格, 结构绝对最大位移不能超过20 mm, 变形曲线的曲率半径不小于15 000m, 相对弯曲不大于1/2 500。
为保护地铁的正常营运, 对毗邻隧道的基坑施工方案需要认真分析。
根据基坑开挖的实际过程, 将其简化为如下几个阶段, 以利于有限元模拟计算。
第一阶段: 坑底土体加固; 第二阶段: 开挖第1层土体并加首道钢支撑; 第三阶段: 开挖第2层土体并加第2道支撑; 第四阶段:开挖第3层土体; 第五阶段: 开挖坑底土体, 及时进行垫层和底板的施工。
整个模拟过程涉及了土体的加固、开挖和底板施工, 计算时根据工程实际情况, 坑底土体的加固深度取为 4 m, 底板取为 1.5 m。
模拟计算采用2D模型, 土体采用Mohr- Coulomb材料模型, 基底的加固区、底版、挡土墙, 还有隧道的内支护均采用Elastic- Isotropic单元模拟, 利用ADINA 单元生死功能模拟基坑开挖和支护的全过程 ( 盆式开挖法) 。
模拟实际工程具体的实现步骤: 第一, 建立模型,施加重力, 在原模型中加入支护结构, 设置边界条件及荷载; 第二, 使用ADINA中的单元生死功能,按照实际工程开挖顺序设置被挖土体与支护结构的生死时间; 第三, 进行运算, 提取后处理结果; 第四 , 用计算结果采用 DEFAULIT RESPONSE -COMBINATION, 求隧道的相对位移即隧道的真实位移。
3 模拟结果的分析
基坑部分的开挖使其周围产生了较大的附加应力, 基坑周围土体发生失稳破坏, 产生位移, 进而引发隧道位移。
由图2和图3可知, 土体变形的影响范围大约在20 m 左右, 但在纵向上的土体的变形明显比横向要大, 而且越靠近基坑中间, 其位移就越大, 纵向的最大位移位于隧道的右下方。
以下对施工开挖各阶段隧道变形情况进行分析。
坐标
值全为正值, 说明隧道在施工开挖的整个过程中都是向上移动的, 图4中ADIND模拟分析结果与实测数据在各开挖阶段比较一致。
但计算结果与实测结果, 在各个阶段却有偏差, 而且均显现出偏大的结果。
这是因为基坑支护时采用地下连续墙。
而地下连续墙体一般都能达到自防渗, 不会产生渗漏情况[2]。
所以在模拟的过程中认为坑内降水对土体的最终变形影响不大。
故在模拟中未考虑降水。
加之, 土体的开挖时通过生死单元控制, 瞬间挖去与实际有一定的偏差。
故而模拟的结果较实际偏大。
总体而言, ADINA模拟的结果与实测结果相比较, 其结果是合理的。
隧道变形小于20 mm, 满足隧道变形规定。
图5显示了在施工各个阶段基坑底部土体在纵向的变形, 在第一阶段即加固阶段, 其取值为负, 说明土体下沉, 这主要是由于加固所致。
随后土体变形为正, 说明土体开始上浮, 这是由于基坑上部土体被挖去, 土体荷载卸去所致。
在开挖的前两个阶段变形较大, 是由于一开始当土体被挖去之后, 其附加应力较大。
开挖到第三个阶段时, 上浮变缓, 是由于前两阶段的土体上浮变形严重削弱了附加应力。
在第五个阶段, 取值开始变小, 是由于加了底板, 遏制了土体上浮变形的进一步发展。
图6显示了隧道断面上最上端、最下端、最左端、最右端的位移变化情况。
从图6可以读出, 隧道的最上端和最右端变化最大, 说明隧道的有向右下的移动的趋势。
5 结论
本文对上海地区一个毗邻地铁隧道基坑的实际工程采用ADINA软件对基坑进行二维有限元模拟, 并根据后处理结果对基坑变形进行分析比较,得出以下结论:
(1)ADINA模拟功能十分的强大, 但模拟的结果与实测有一定的偏差。
一方面是由于理论本身的不足。
但更重要的是对模拟参数的选取, 能否把具体的工程, 抽象为适合于ADINA计算; 选取更接近于实际的参数是模拟成功的关键之所在。
(2) 模拟的结果和实测虽有偏差, 但总的来说是工程允许的。
可以为实际工程的设计和施工提供值得信赖的理论和计算依据。
(3) 模拟的结果显示隧道移动有向右下的趋势, 这说明在设计时一定要保证地下连续墙的厚度, 在施工时要保证施工质量。
(4) 为防止坑底鼓起, 一般采用底板来处理, 计算和模拟都表明在开挖前对坑底土体提前加固是非常必要的, 它能有效的抑制坑底土体纵向变形,对于保护隧道起到了很大
的作用。
参考文献
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