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地铁车站基坑开挖对邻近地下管线的影响研究

秦昊  
【摘要】: 本文以宁波地铁1号线福明路车站基坑工程为研究背景,由于该基坑周围有4条地下管线,且距离基坑均在3.5~7.8m范围内,因此如何保证基坑施工期间地下管线的安全是工程成败的关键。本文采用现场实测、理论分析与数值计算相结合的方法,对基坑开挖对邻近地下管线的影响问题进行深入研究,并得出以下主要 结论: (1)首先采用现场实测方法,对地下管线位移、地下连续墙位移、内支撑轴力和周边道路沉降等进行了全面监测,并重点讨论了基坑开挖过程中地下管线的垂直和水平位移。通过对实测数据的分析认为:基坑周围地下管线的沉降位移与其和基坑之间的距离、埋深等均密切相关;地下管线的沉降受基坑开挖方案及支护措施的影响很大;并以煤气管线为例,分析其垂直位移近似可以用三次多项式来表示。 (2)其次采用弹性地基梁理论对地下管线的变形与受力机理进行了讨论。首次提出了基于管线实测位移曲线的管线位移弹性地基梁计算方法,并以煤气管线为例,根据弹性地基梁的理论及Matlab软件给出了其垂直位移曲线方程。 (3)最后采用数值方法对基坑开挖对地下管线的影响进行了分析,其中地下管线采用shell单元、并考虑地下连续墙与土体之间的接触问题,通过计算分析主要得出以下结果:①由于地下连续墙的施工及坑内土体的加固使地下管线产生了约10cm的初始水平位移和30~50cm的垂直位移,而后随着开挖与支护的进行,各管线的位移均有所减小,开挖完成后的最终水平位移在3~7cm之间,而垂直位移在7~20cm之间;施加内支撑可以有效地减小管线位移;②通过基坑开挖对地下管线受力的影响来看,电力管线受力较大。且随着开挖深度的增加,仅煤气管线在初期受力变化幅度较大,而后逐渐趋于稳定;且采用内支撑可以明显改善基坑开挖过程中管线的受力状态。③通过三维数值计算发现,对于垂直位移,当基坑开挖初期,紧邻基坑范围的管线测点下沉量最大,向两端则依次减小;而随着基坑开挖深度增加,管线逐渐被抬升,呈抛物线状。而水平位移则表现为背离基坑方向;④施加内支撑可以有效地减小地下管线的位移,对于本文中的算例而言,当基坑开挖深度为10m时,两种情况下的位移分别为-0.57mm和-0.78mm,可以使管线的最大水平位移减小约27%。⑤地下连续墙的弹性模量对地下管线位移有较大影响。


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