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本文以北京地区某地铁车站砂性土深基坑工程为研究对象,采用理论分析、现场监测和数值模拟的方法对其围护结构的变形规律进行了研究。主要研究工作及结果有:
(1)研究了深基坑工程中土体土性的受力机理和围护结构的受力机理与变形特性。结果表明:土体在卸载时强度较低,其中砂土的强度略低于粉土和粘土,且整体稳定性差,对基坑安全不利;另外,地下水位,支护形式,支护刚度,时空效应和施工工况等是基坑变形的主要影响因素。
(2)将基坑分段对监测数据进行整理与分析,并利用数值分析软件建模对其进行施工仿真模拟。将二者进行比较发现它们具有良好的相关性和互补性,并得到了各段基坑各项指标的变形和受力规律。结果表明:
土方超挖及缺少钢支撑的及时支护会造成桩体及桩顶水平位移量和位移速率较大;
首层钢支撑主要是限制桩体上部的水平位移,而二层钢支撑则可以抑制基坑侧壁位移并减小基坑周边土体的地表沉降;
基坑周边地表在土方开挖时下沉明显,在冬季施工中会因冻胀而出现上浮现象,沉降量在支护后期趋于稳定;
在冬季施工中,冠梁的后浇筑会降低自身的刚度,不利于基坑整体的稳定性;
(3)利用有限元数值模拟方法,对基坑整体变形及施工中各个工况进行进一步研究,找到对基坑变形的最不利工况;结果表明:
在无横向支护情况下超挖对基坑的变形影响最为显著,造成的位移量甚至超过了总位移量的60%;另外,在拆除二层钢支撑,且基坑周边有吊车荷载时同样是基坑最不利工况之一;
(4)针对实际施工中出现的现象与问题,对基坑阳角效应、预留土的选取进行了初步分析;结果表明:
阳角两侧冠梁在水平和竖直方向存在双向拉力而易产生较大裂缝,对基坑稳定性不利:而针对本工程的地质条件,采用中等坡度的预留土可以达到较好的效果。