基坑开挖对既有线路基的影响及其支护方式的优化分析

摘要

在公路和铁路路网不断完善的建设背景下，新建线路不可避免的会与既有铁路线发生交叉，致使新建线路只能上跨既有线。从而导致在其基础施工中基坑位置往往会位于既有路线红线区域之内。使得既有线路基及其地基区域的土体自然平衡被打破，从而引起土中应力的重新分布，会导致铁路的路基乃至轨道结构产生变形，以至影响运营安全。
　　针对跨既有线桥梁其主桥桥墩基础施工对既有线的影响问题，运用FLAC3D软件建立数值分析模型，从承台基坑开挖对既有线路的变形和稳定影响入手进行分析和探索。主要完成以下工作：
　　(1)通过查阅和搜集与课题相关的文献资料，了解了该课题涉及领域的发展历程、研究现状及未解决的问题等。
　　(2)利用数值模拟对既有线一侧开挖基坑进行分析，在无支护的情况下，以规范对线路中线沉降限值作为控制指标，得到在均质土层无支护条件下基坑的临界开挖深度和距坡脚的临界距离；并对排桩支护条件下基坑开挖深度、距坡脚距离及基坑走向对路基的影响分别进行分析和探索，得出基坑开挖对路基产生影响的规律。
　　(3)通过对既有线两侧开挖时的基坑进行分析，以无支护条件下基坑维持自稳定和线路中线沉降限值作为控制指标，得到基坑开挖的临界深度和距坡脚的临界距离；同时对排桩支护下基坑开挖深度、距坡脚距离、跨越路基角度及基坑的开挖顺序分别进行分析，得出基坑开挖对路基的影响相关规律；将路基一侧与两侧开挖基坑对路基的影响规律进行对比，得出基坑空间效应的影响规律。
　　(4)对基坑采用钢板桩和钢管桩两种支护方案的对比分析，实现了支护结构设计方案的优化。钢板桩可以用于普通铁路桥梁基坑开挖的支护，而钢管桩与复合预应力锚杆结合支护则可用于高速铁路路基侧基坑的开挖支护。

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状及存在的问题

1.3主要研究内容

2基坑支护及土坡稳定性原理

2.1支护结构变形模式

2.2基坑变形

2.3土坡的稳定性分析

3单侧的基坑开挖对路基影响分析

3.1有限差分原理

3.2数值计算模型及分析方案

3.3基坑自稳定性分析及临界参数的确定

3.4开挖距离的影响

3.5开挖深度的影响

3.6基坑走向的影响

本章小结

4两侧开挖基坑对路基的影响分析

4.1基坑稳定性分析

4.2开挖距离的影响

4.3开挖深度的影响

4.4跨越角度的影响

4.5开挖顺序的影响

4.6单双侧开挖基坑空间效应对比

本章小结

5基坑支护结构的优化

5.1支护结构简介

5.2数值模拟

5.3支护效果分析

5.4支护结构的选择与优化

本章小结

6 结论与展望

6.1主要结论

6.2有待解决的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果