深圳地铁老街站逆作法深基坑变形规律研究
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摘要
随着我国城市化进程的加快,城市轨道交通的建设进入大规模快速建设时期。应功能的需求,出现了一些超大、超深的基坑,同时在深圳等一些东部沿海城市,由于站区土体工程性质很差,给深基坑支护设计和施工技术带来了一些新的问题。这一类基坑围护结构及基坑周边土体的的变形移动规律亟待进行研究。
深圳市地铁二期工程3号线老街站及综合换乘体基坑开挖深度26.5m,开挖面积8300m2。本文结合其主体结构逆作法施工的具体实践,利用理论分析、数值计算等手段,以围护结构体系稳定性为研究核心,对基坑开挖过程中引起的土压力的分布规律以及地下连续墙和钻孔灌注桩围护结构体系的墙(桩)体位移、应力应变等相关内容进行了全面深入的研究。同时应用大型工程有限元分析软件ANSYS对桩后土体沉降的进行了数值模拟。
深圳地铁老街站基坑开挖施工过程中,实施现场实时监测。根据设计要求及工程的情况,结合本课题研究内容,监测重点放在对西侧基坑围护结构的监测。本文通过对基坑开挖施工现场实时监测数据进行处理,对比理论计算和数值模拟结果,总结工程设计与工程实际偏差并分析原因。
通过以上的分析研究,本文对基坑变形规律进行了研究,对围护结构进行了可靠性分析,对施工安全性做出预测,根据得出结论反馈于工程实际,达到优化施工的目的并取得了一些有实践性的成果。
As the process of urbanization speeding up in China, metro accesses to a period which metro is large-scaled and fast built. To be functional requirements, extra-large, extra-deep pits are built. Because the projects nature of station soil is bad it causes unprecedented problems on pit-support designs and construction technics in east coastal cities, like Shenzhen. Supporting structure of pits like that, deformation and motion rules of circumjacent soil are badly need to be studied.
In this paper, it based on practice of Laojie Street 3# Shenzhen metro station and the main body of inter-change, top-down construction method,foundation pit is 27.5m deep,8300m2 big.Study concerns on the stability of supporting construction, mostly studies on distributing disciplinarians of earth pressures caused during the digging foundation pit process and displacement, stress, strain, by means of academic analysis, numerical simulation, etc.. It takes the way of real-time monitoring on the process of excavating Laojie Street metro station foundation pits. According to the design requirements, project situation, study content, monitoring-measure stresses on the supporting structure of foundation pit in west. Reasons of warps between design and practice are summed up and analyzed by dealing with the real-time monitoring data from project of foundation pit and contrasting results of theatrical calculating and numerical simulation.
As all above, this paper studies on deformation rule of foundation pit, analyzes the stability of supporting construction, predicts the degree of construction security, and feedbacks conclusions to practice optimizing the project, which achieves some practical results.
深圳市地铁二期工程3号线老街站及综合换乘体基坑开挖深度26.5m,开挖面积8300m2。本文结合其主体结构逆作法施工的具体实践,利用理论分析、数值计算等手段,以围护结构体系稳定性为研究核心,对基坑开挖过程中引起的土压力的分布规律以及地下连续墙和钻孔灌注桩围护结构体系的墙(桩)体位移、应力应变等相关内容进行了全面深入的研究。同时应用大型工程有限元分析软件ANSYS对桩后土体沉降的进行了数值模拟。
深圳地铁老街站基坑开挖施工过程中,实施现场实时监测。根据设计要求及工程的情况,结合本课题研究内容,监测重点放在对西侧基坑围护结构的监测。本文通过对基坑开挖施工现场实时监测数据进行处理,对比理论计算和数值模拟结果,总结工程设计与工程实际偏差并分析原因。
通过以上的分析研究,本文对基坑变形规律进行了研究,对围护结构进行了可靠性分析,对施工安全性做出预测,根据得出结论反馈于工程实际,达到优化施工的目的并取得了一些有实践性的成果。
As the process of urbanization speeding up in China, metro accesses to a period which metro is large-scaled and fast built. To be functional requirements, extra-large, extra-deep pits are built. Because the projects nature of station soil is bad it causes unprecedented problems on pit-support designs and construction technics in east coastal cities, like Shenzhen. Supporting structure of pits like that, deformation and motion rules of circumjacent soil are badly need to be studied.
In this paper, it based on practice of Laojie Street 3# Shenzhen metro station and the main body of inter-change, top-down construction method,foundation pit is 27.5m deep,8300m2 big.Study concerns on the stability of supporting construction, mostly studies on distributing disciplinarians of earth pressures caused during the digging foundation pit process and displacement, stress, strain, by means of academic analysis, numerical simulation, etc.. It takes the way of real-time monitoring on the process of excavating Laojie Street metro station foundation pits. According to the design requirements, project situation, study content, monitoring-measure stresses on the supporting structure of foundation pit in west. Reasons of warps between design and practice are summed up and analyzed by dealing with the real-time monitoring data from project of foundation pit and contrasting results of theatrical calculating and numerical simulation.
As all above, this paper studies on deformation rule of foundation pit, analyzes the stability of supporting construction, predicts the degree of construction security, and feedbacks conclusions to practice optimizing the project, which achieves some practical results.
引文
[1] 王炜,杨新苗,陈学武等.城市公共交通系统规划方法与管理技术[M].北京:科学出版社,2002
[2] 深圳市轨道交通建设指挥部办公室.轨道交通建设运营管理模式分析及建议[R],2007.5
[3] 贺桂成.深基坑围护开挖土与支护结构相互作用稳定性研究:[学位论文].西安科技大学,2005
[4] 陈忠汉.深基坑工程(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2002
[5] 童峰.基坑支护设计[R].土木工程学会地下工程施工技术讲座,2001
[6] 杜云,郝庆华.深基坑工程现状[J].焦作工学院学报,2000,19(6):43~46
[7] 徐至钧,赵锡宏.盖挖逆作法设计与施工[M].北京:机械工业出版社,2002
[8] 赵花丽,傅少君.深基坑工程的现状与发展[J].孝感学院学报,2005,25(5):94~96
[9] 李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势(二)[J].岩土工程界,2001,(2):22~26
[10] 李艳春.土质学与土力学[M].中国建材工业出版社,2005,(8):65~69
[11] Mukta Nandwani, Real-time Remote Visualization of Scientific Data. Masdterate thesis, Virginia Tech, Blacksburg, Virfinia, 2002, 3
[12] Malsuo M. A design method of deep excavation in cohesive soil based on reliadility problems. Soil and Foundations,1980,22(1):141~153
[13] 高文华.深基坑支护墙体受力变形分析的粘弹性地基厚板理论[博士学位论文].上海:同济大学,1998
[14] 邓子胜.深基坑支护结构—土空间非线性共同作用研究[博士学位论文].湖南:湖南大学,2004
[15] 李文清,汤永净.地下连续墙的静力计算和 m 值的讨论[J].工程勘查.2006,(9):9~11
[16] 李永刚,白鸿莉.垂直墙背挡土墙土压力分布研究[J].水利学报,2003,3(2):57~60
[17] 陆瑞明,赵锡宏.挡土拱圈的内力和变形计算[J].岩土工程学报,1997,23(11):27~32
[18] 杨光华,陆培炎.深基坑开挖中的多撑或多锚式地下连续墙的增量计算法[J].建筑结构,1994,17(8):51~57
[19] Ng. Effect of Modeling Soil Nonlinearity And Wall Installation On Back-Analysis Of Deep Excavation In Stiff Clay[J], Journal of Geotechnical Engineering. 1995, 10
[20] NG C W W,Simpson B, Analysis of a multipropped exeavation in stiffclay[J]. CanGeotech. 1998,35:115~130
[21] 陈小雄.盖挖逆作法地铁车站的结构特点[J].现代隧道技术,2002,(8):15~19
[22] 冯博慧.浅谈深基坑支护结构的类型及选型[J].山东建材,2006,(4):61~62
[23] 耿永常,尚文红,安桂香.逆作法地下连续墙结构受力特性分析[J].低温建筑技术,2006,(5):69~71
[24] 陈忠汉,黄书秩,程丽萍.深基坑工程[M].机械工业出版社,2002,5
[25] 陈灿寿,张尚根,余有山.深基坑支护结构变形计算[J].岩石力学与工程学报,2004,23(6):2065~2068
[26] 郝小苏.深基坑支护施工技术:[学位论文].成都:西南交通大学,2003
[27] 卫丹,张红兵,姚伟峰.采用盖挖逆作法施工的深基坑支护结构变形计算[J].西部探矿工程,2004,(3):75~77
[28] Johnston I W,Lam T S K.Shear behaviour of regular triangular concrete rock jonts analysis. [J]J.Geotech.Eng,ASCE,1989,115(5);711~727
[29] 李艳春等.土质学与土力学[M].中国建材工业出版社,2005,8
[30] 杨光华.深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[J].岩土力学,2004,25(12):1886~1902
[31] 武亚军,栾茂田,任汉锋.深基坑支护设计增量法的理论分析及其应用[J].工业建筑,2004,34(9):1~4
[32] 窦远明.深基坑支护结构土压力计算理论的发展述评[J].河北工业大学学报,2004,33(4):177~180
[33] 张鸿儒.深基坑逆作开挖的三维效应数值分析[J].岩土工程学报,2006,28(11):1325~1327
[34] 张永波,孙新忠.基坑降水工程[M].地震出版社.2000,2
[35] Rower R K. Horizontal deformation in reinforced soil walls[J]. Can. Geotech,1998,35:312~337
[36] 深圳市轨道交通建设指挥部办公室[R].深圳市轨道交通建设规划书.2007,12
[37] 铁道第二勘查设计院.深圳市地铁 3 号线工程初步扩大设计[R].2006,9
[38] 佘才高.南京地铁三山街站基坑稳定性研究[J].江苏地质,1995,19(4):225~231
[39] 高伟,窦远明,周晓理等.分步开挖过程中基坑支护结构的变形和土压力研究[J].岩土工程学报,2006,11(28):1455~1459
[40] 谢和平,陈忠辉,周宏伟等.基于工程体与地质体相互作用的两体力学模型初探[J].岩石力学与工程学报,2005,5(24):1457~1464
[41] 深圳市市政设计院.深圳地铁老街站岩土详勘报告.2006
[42] 白崴,喻海良.通用有限元分析 ANSYS 8.0 基础教程[M].清华大学出版社,2005,5
[43] Shanmugam.N.E.et.al. Static behaviour of I-beam to Box-column Connections with External Stiffeners[J]. The Struct. Engr.71,15/3,1993:269~275
[44] 周传月等.工程有限元与优化分析应用实例教程[M].科学出版社,2005,6
[45] 王晓晖.软土深基坑支护结构内力与变形的影响因素分析[学位论文].南京:河海大学,2003
[46] Pande G N,Beer G, Williams J R.Numerical Methods in Rock Mechanics[J]. New York;john wiler&Sons Ltd,1990
[47] 龚晓南.土塑性力学[M].浙江大学出版社,1990
[48] Brown P T.Finite element analysis of escavation[J].Computers and Geoth,1995,1(3):8~15
[49] 戴继,赵兴君.深基坑支护结构的二维有限元分析[J].辽宁工程技术大学学报,2005,24(4):108~110
[50] 秦四清等.深基坑工程优化设计[M].地震出版社,1998
[51] 姚爱国.弹塑性有限元模拟分析影响基坑位移的因素[J].煤田地质与勘探,2000,(6):78~82
[52] Desai C S, Zaman M M. Thin-layer element for inter faces and joints[J]. 1984, 8
[53] 范巍,王建华,陈锦剑.连续墙与土体接触特性对深基坑变形分析的影响[J].岩土工程学报,2006,12(40):2118~2121
[54] 兰曙光.深圳地铁罗湖站支护结构体系有限元分析[学位论文].西安:西安科技大学,2005
[55] 章杨松,罗国昱.深基坑支护结构的数值分析[J].水文地质与工程地质,1999,(3):23~31
[56] 刘继国,曾亚武.FLAC3D 在深基坑开挖与支护数值模拟中的应用[J].岩土力学,2006,3(27):505~508.
[57] 甘忠俅.深基坑支护的设计与施工监测[J].福建建设科技,2006,(2):26~30
[58] 冯俊福,俞建霖,杨学林等.考虑动态因素的深基坑开挖反演分析与预测[J].岩土力学,2005,3(26):455~460
[59] 中铁隧道集团有限责任公司.深圳市轨道交通二期 3 号线老街站换乘综合体土建工程监测组织设计[R].2007,4
[60] 李佳,焦苍,范鹏等.地铁深基坑支护结构变形预测分析与应用[J].地下空间与工程学报,2005,6(1):474~477
[61] 李飞.深基坑围护体的土压力及位移分析[J].福建建筑,1999,(1):36~37
[62] 北京城建研究总部.地铁设计规范(GB50157-2003)[M].中国计划出版社,2003
[2] 深圳市轨道交通建设指挥部办公室.轨道交通建设运营管理模式分析及建议[R],2007.5
[3] 贺桂成.深基坑围护开挖土与支护结构相互作用稳定性研究:[学位论文].西安科技大学,2005
[4] 陈忠汉.深基坑工程(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2002
[5] 童峰.基坑支护设计[R].土木工程学会地下工程施工技术讲座,2001
[6] 杜云,郝庆华.深基坑工程现状[J].焦作工学院学报,2000,19(6):43~46
[7] 徐至钧,赵锡宏.盖挖逆作法设计与施工[M].北京:机械工业出版社,2002
[8] 赵花丽,傅少君.深基坑工程的现状与发展[J].孝感学院学报,2005,25(5):94~96
[9] 李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势(二)[J].岩土工程界,2001,(2):22~26
[10] 李艳春.土质学与土力学[M].中国建材工业出版社,2005,(8):65~69
[11] Mukta Nandwani, Real-time Remote Visualization of Scientific Data. Masdterate thesis, Virginia Tech, Blacksburg, Virfinia, 2002, 3
[12] Malsuo M. A design method of deep excavation in cohesive soil based on reliadility problems. Soil and Foundations,1980,22(1):141~153
[13] 高文华.深基坑支护墙体受力变形分析的粘弹性地基厚板理论[博士学位论文].上海:同济大学,1998
[14] 邓子胜.深基坑支护结构—土空间非线性共同作用研究[博士学位论文].湖南:湖南大学,2004
[15] 李文清,汤永净.地下连续墙的静力计算和 m 值的讨论[J].工程勘查.2006,(9):9~11
[16] 李永刚,白鸿莉.垂直墙背挡土墙土压力分布研究[J].水利学报,2003,3(2):57~60
[17] 陆瑞明,赵锡宏.挡土拱圈的内力和变形计算[J].岩土工程学报,1997,23(11):27~32
[18] 杨光华,陆培炎.深基坑开挖中的多撑或多锚式地下连续墙的增量计算法[J].建筑结构,1994,17(8):51~57
[19] Ng. Effect of Modeling Soil Nonlinearity And Wall Installation On Back-Analysis Of Deep Excavation In Stiff Clay[J], Journal of Geotechnical Engineering. 1995, 10
[20] NG C W W,Simpson B, Analysis of a multipropped exeavation in stiffclay[J]. CanGeotech. 1998,35:115~130
[21] 陈小雄.盖挖逆作法地铁车站的结构特点[J].现代隧道技术,2002,(8):15~19
[22] 冯博慧.浅谈深基坑支护结构的类型及选型[J].山东建材,2006,(4):61~62
[23] 耿永常,尚文红,安桂香.逆作法地下连续墙结构受力特性分析[J].低温建筑技术,2006,(5):69~71
[24] 陈忠汉,黄书秩,程丽萍.深基坑工程[M].机械工业出版社,2002,5
[25] 陈灿寿,张尚根,余有山.深基坑支护结构变形计算[J].岩石力学与工程学报,2004,23(6):2065~2068
[26] 郝小苏.深基坑支护施工技术:[学位论文].成都:西南交通大学,2003
[27] 卫丹,张红兵,姚伟峰.采用盖挖逆作法施工的深基坑支护结构变形计算[J].西部探矿工程,2004,(3):75~77
[28] Johnston I W,Lam T S K.Shear behaviour of regular triangular concrete rock jonts analysis. [J]J.Geotech.Eng,ASCE,1989,115(5);711~727
[29] 李艳春等.土质学与土力学[M].中国建材工业出版社,2005,8
[30] 杨光华.深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[J].岩土力学,2004,25(12):1886~1902
[31] 武亚军,栾茂田,任汉锋.深基坑支护设计增量法的理论分析及其应用[J].工业建筑,2004,34(9):1~4
[32] 窦远明.深基坑支护结构土压力计算理论的发展述评[J].河北工业大学学报,2004,33(4):177~180
[33] 张鸿儒.深基坑逆作开挖的三维效应数值分析[J].岩土工程学报,2006,28(11):1325~1327
[34] 张永波,孙新忠.基坑降水工程[M].地震出版社.2000,2
[35] Rower R K. Horizontal deformation in reinforced soil walls[J]. Can. Geotech,1998,35:312~337
[36] 深圳市轨道交通建设指挥部办公室[R].深圳市轨道交通建设规划书.2007,12
[37] 铁道第二勘查设计院.深圳市地铁 3 号线工程初步扩大设计[R].2006,9
[38] 佘才高.南京地铁三山街站基坑稳定性研究[J].江苏地质,1995,19(4):225~231
[39] 高伟,窦远明,周晓理等.分步开挖过程中基坑支护结构的变形和土压力研究[J].岩土工程学报,2006,11(28):1455~1459
[40] 谢和平,陈忠辉,周宏伟等.基于工程体与地质体相互作用的两体力学模型初探[J].岩石力学与工程学报,2005,5(24):1457~1464
[41] 深圳市市政设计院.深圳地铁老街站岩土详勘报告.2006
[42] 白崴,喻海良.通用有限元分析 ANSYS 8.0 基础教程[M].清华大学出版社,2005,5
[43] Shanmugam.N.E.et.al. Static behaviour of I-beam to Box-column Connections with External Stiffeners[J]. The Struct. Engr.71,15/3,1993:269~275
[44] 周传月等.工程有限元与优化分析应用实例教程[M].科学出版社,2005,6
[45] 王晓晖.软土深基坑支护结构内力与变形的影响因素分析[学位论文].南京:河海大学,2003
[46] Pande G N,Beer G, Williams J R.Numerical Methods in Rock Mechanics[J]. New York;john wiler&Sons Ltd,1990
[47] 龚晓南.土塑性力学[M].浙江大学出版社,1990
[48] Brown P T.Finite element analysis of escavation[J].Computers and Geoth,1995,1(3):8~15
[49] 戴继,赵兴君.深基坑支护结构的二维有限元分析[J].辽宁工程技术大学学报,2005,24(4):108~110
[50] 秦四清等.深基坑工程优化设计[M].地震出版社,1998
[51] 姚爱国.弹塑性有限元模拟分析影响基坑位移的因素[J].煤田地质与勘探,2000,(6):78~82
[52] Desai C S, Zaman M M. Thin-layer element for inter faces and joints[J]. 1984, 8
[53] 范巍,王建华,陈锦剑.连续墙与土体接触特性对深基坑变形分析的影响[J].岩土工程学报,2006,12(40):2118~2121
[54] 兰曙光.深圳地铁罗湖站支护结构体系有限元分析[学位论文].西安:西安科技大学,2005
[55] 章杨松,罗国昱.深基坑支护结构的数值分析[J].水文地质与工程地质,1999,(3):23~31
[56] 刘继国,曾亚武.FLAC3D 在深基坑开挖与支护数值模拟中的应用[J].岩土力学,2006,3(27):505~508.
[57] 甘忠俅.深基坑支护的设计与施工监测[J].福建建设科技,2006,(2):26~30
[58] 冯俊福,俞建霖,杨学林等.考虑动态因素的深基坑开挖反演分析与预测[J].岩土力学,2005,3(26):455~460
[59] 中铁隧道集团有限责任公司.深圳市轨道交通二期 3 号线老街站换乘综合体土建工程监测组织设计[R].2007,4
[60] 李佳,焦苍,范鹏等.地铁深基坑支护结构变形预测分析与应用[J].地下空间与工程学报,2005,6(1):474~477
[61] 李飞.深基坑围护体的土压力及位移分析[J].福建建筑,1999,(1):36~37
[62] 北京城建研究总部.地铁设计规范(GB50157-2003)[M].中国计划出版社,2003