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随着城市轨道交通线网的不断加密,邻近轨道交通既有结构的建设项目也越来越多。由于各城市的工程地质、水文地质条件具有显著的地域性和复杂性,尤其是软土地区的城市,分布有“千层饼”状软弱地层、富水粉细砂层、多层地下承压水,空间变异性大,因此,此类地层中深基坑施工时对邻近的轨道交通既有结构存在着较大的安全风险。如何将这种不利影响降到最低程度,既能保证深基坑的顺利实施,又能保证既有轨道交通隧道结构的安全,从而确保运营安全,已经成为轨道交通面临的重要课题及重大挑战。
本文采用理论分析、数值仿真分析和现场监测相结合的方法,研究分析了基坑工程对邻近轨道交通隧道结构的影响规律。以“苏州宝盛商业广场”项目基坑工程为依托,结合苏州地区施工经验和教训,建立了“轨道交通隧道-基坑-支护结构”三维有限元模型进一步分析了深基坑工程施工期间开挖、基坑降水渗流和桩基沉降等对邻近轨道交通隧道结构的影响,提出邻近轨道交通隧道的基坑工程控制技术和防护措施。主要结论如下:
(1)本文总结基坑开挖应力和位移传递函数的求解方法,依据前人研究结果推导了基坑开挖应力传递函数和位移传递函数。
(2)采用同济启明星软件Qimstar建立基坑工程、隧道结构和周围环境耦合系统有限元模型,计算分析了基坑开挖工程对邻近隧道、围护结构和地面沉降的影响特征。
(3)对于基坑开挖引起的邻近轨道交通隧道变形,沿轨道交通隧道轴向方向最大侧向位移为0.8mm,垂直轨道交通隧道轴向方向最大侧向位移为2.8mm,隧道的最大沉降为2.9mm。隧道最大变形曲率半径为39150m,相对变曲为1/5510。
(4)对于基坑降水引起的邻近轨道交通隧道变形,轨道交通隧道最大水平位移为1.01mm,最大沉降为1.27mm。
(5)由桩基荷载引起的轨道交通左线的最大基底沉降值为3.3mm,其中轨道交通左线纵断面基坑中部的沉降值为1.5mm;轨道交通右线纵断面的最大基底沉降值为5.8mm,其中轨道交通右线纵断面基坑中部的沉降值为2.3mm。
在正常施工条件下,按设计工况,基坑自身变形可以满足环境保护等级一级的变形控制要求,同时基坑工程对相邻轨道交通隧道变形影响在控制范围内。
本文采用理论分析、数值仿真分析和现场监测相结合的方法,研究分析了基坑工程对邻近轨道交通隧道结构的影响规律。以“苏州宝盛商业广场”项目基坑工程为依托,结合苏州地区施工经验和教训,建立了“轨道交通隧道-基坑-支护结构”三维有限元模型进一步分析了深基坑工程施工期间开挖、基坑降水渗流和桩基沉降等对邻近轨道交通隧道结构的影响,提出邻近轨道交通隧道的基坑工程控制技术和防护措施。主要结论如下:
(1)本文总结基坑开挖应力和位移传递函数的求解方法,依据前人研究结果推导了基坑开挖应力传递函数和位移传递函数。
(2)采用同济启明星软件Qimstar建立基坑工程、隧道结构和周围环境耦合系统有限元模型,计算分析了基坑开挖工程对邻近隧道、围护结构和地面沉降的影响特征。
(3)对于基坑开挖引起的邻近轨道交通隧道变形,沿轨道交通隧道轴向方向最大侧向位移为0.8mm,垂直轨道交通隧道轴向方向最大侧向位移为2.8mm,隧道的最大沉降为2.9mm。隧道最大变形曲率半径为39150m,相对变曲为1/5510。
(4)对于基坑降水引起的邻近轨道交通隧道变形,轨道交通隧道最大水平位移为1.01mm,最大沉降为1.27mm。
(5)由桩基荷载引起的轨道交通左线的最大基底沉降值为3.3mm,其中轨道交通左线纵断面基坑中部的沉降值为1.5mm;轨道交通右线纵断面的最大基底沉降值为5.8mm,其中轨道交通右线纵断面基坑中部的沉降值为2.3mm。
在正常施工条件下,按设计工况,基坑自身变形可以满足环境保护等级一级的变形控制要求,同时基坑工程对相邻轨道交通隧道变形影响在控制范围内。