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土岩组合地层盖挖逆作地铁基坑的变形及竖向受力特性研究

孙加明  
【摘要】:本世纪城市化进入了一个新的发展时期,不论是城市的数量还是规模都有了巨大增长。但伴随城市化出现的是以人口和交通堵塞为主要表现的城市综合症。为解决城市综合症,各大城市大兴地铁建设。随着施工方法的不断进步,地铁车站修建技术不断完善,明挖、暗挖和盖挖法广泛应用于工程中。对施工方法的选择是技术人员关心的重要问题之一。地铁开挖产生的深基坑越来越多,而且很多车站是建设在城市建筑物密集区,地下管线错综复杂。基坑开挖必须严格控制对周围环境的影响。 青岛地铁刚刚起步,青岛土岩结合的独特地质条件有别于上海、深圳等软土地区。本文以青岛地铁一期工程M3号线五四广场站为载体,结合青岛“上软下硬”的地质特点,利用FLAC3D有限差分软件对所研究车站进行了数值模拟,解决深基坑开挖引起的城市环境地质问题,无疑具有重要的理论意义和工程实践价值。本文作了以下方面的研究: (1)本文详细介绍了明挖法、暗挖法和盖挖法的施工过程和适用条件,结合青岛地铁五四广场站的水文地质条件、交通状况、管线埋设情况,具体从多个方面分析了盖挖逆作法施工的可行性。 (2)对地铁车站开挖引起的基坑空间性状进行了理论分析,从爆破噪声、冲击波和爆破振动三方面研究了爆破施工对环境的影响,在此基础上提出了控制措施。 (3)本文在大量的理论研究和实践调查的基础上,广泛运用地下工程、岩石力学、计算机科学、信息技术等学科理论,利用FLAC3D数值分析软件,本着安全性、实用性、灵活性的原则,对每个施工步骤进行模拟,对地表沉降、桩顶位移、坑底隆起情况进行了分析;分析了施工对周围环境产生的影响,确保工程安全,最终获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。 (4)对盖挖逆作法中的关键技术-竖向支撑结构受力分析进行了研究,得出竖向支撑结构受力可按简化模型和整体模型来分析,支撑柱桩基与围护桩墙体在自重、上部荷载、正负摩阻力等因素下发生差异沉降,内力随着差异沉降的增大线性增加,最后提出了控制沉降差的一些具体措施。


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