软土地区基坑开挖对邻近高铁路基变形影响及保护距离研究

摘要

随着高速铁路的快速发展与城市地下空间的开发利用程度、规模的迅速扩大，邻近高铁的城市地下空间开发（如基坑开挖）对高铁运营安全影响，日趋成为一个具有挑战性的关键性技术难题。高铁运行时速快，轨道平顺性要求高，对路基变形控制要求极为严格。在邻近高铁路基的范围内开挖基坑，势必引起基坑周边土体变形，进而导致高铁路基变形超过技术要求，会对高铁的安全运营造成重大安全事故隐患。特别在软土广泛分布、高铁线路密集的中国东南沿海地区，基坑开挖对邻近高铁路基影响尤为显著。目前，基坑开挖对高铁路基影响研究成果较少。因此，开展软土地区基坑开挖对邻近高铁路基变形影响规律、预测方法及保护距离研究，已成为当前急需解决的一个技术难题。
　　本文以软土地区某邻近运营高铁路基的基坑工程为背景，采用三维弹塑性数值分析方法，建立了数值计算模型，研究了受基坑开挖影响的高铁路基变形规律，在此基础上，提出了相应的预测方法，建立了保护距离的计算方法，探讨了相关保护措施及效果。主要研究工作与成果如下:
　　(1)开展了基坑开挖对高铁路基变形影响的数值分析计算，研究了基坑围护结构侧移和坑外地表沉降规律，获得了纵、横两个方向上高铁路基水平位移和沉降的特征。
　　(2)建立了适用于软土地区土层条件的计算分析模型，对高铁路基的变形规律进行分析，定量地研究了开挖深度（H）、开挖面以上软土厚度(D)、支撑系统刚度(ρ)、基坑长宽比(L/B)、路基宽度(w)、路基高度（h）及基坑距路基坡脚距离(d)对高铁路基变形的影响，探讨了各影响因素对高铁路基变形的敏感性。
　　(3)通过对数值计算结果的分析和拟合，推导了综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离三个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式，建立了高铁路基保护距离的计算方法，获取了典型高铁路基允许最大变形和支撑系统刚度下保护距离与开挖深度的关系曲线，提出了受基坑开挖影响的高铁路基水平位移、沉降的预测曲线和相应的预测流程。
　　(4)从影响来源、传播路径和保护对象三个方面出发，研究了增加支撑系统刚度、设置隔离桩和加固路基下地基等相关措施对高铁路基的保护效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 基坑变形及环境影响研究现状

1．2．1 围护结构变形性状研究

1．2．2 坑外土体变形性状研究

1．2．3 基坑开挖对周边环境影响研究

1．3 建(构)筑物保护区范围研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 基坑开挖对邻近高铁路基影响的数值分析

2．1．1 工程简介

2．1．2 工程地质条件

2．1．3 基坑支护方案

2．1．4 施工工况

2．2 三维数值模拟

2．2．1 基本假定

2．2．2 几何模型的建立

2．2．3 土体的模拟

2．2．4 支护结构构件的模拟

2．2．5 施工工况的模拟

2．3 计算结果分析

2．3．1 计算结果可靠性验证

2．3．2 围护结构侧移

2．3．3 坑外地表沉降

2．3．4 高铁路基水平位移

2．3．5 高铁路基沉降

2．4 本章小结

第三章 软土地区基坑开挖对邻近高铁路基影响因素分析

3．1 高铁路基一般变形规律

3．1．1 基本分析模型的建立

3．1．2 一般变形规律

3．2 影响因素研究

3．2．1 开挖面以上软土厚度的影响

3．2．2 支撑系统刚度的影响

3．2．3 基坑长宽比的影响

3．2．4 路基宽度的影响

3．2．5 路基高度的影响

3．2．6 基坑距路基坡脚距离的影响

3．2．7 影响因素敏感性分析

3．3 本章小结

第四章 基坑开挖对邻近高铁路基影响的预测方法及保护距离研究

4．1 路基最大水平位移的计算公式

4．2 路基最大沉降的计算公式

4．3 高铁路基保护距离的计算方法

4．4 路基水平位移预测曲线

4．5 路基沉降预测曲线

4．6 路基变形的预测流程

4．7 本章小结

第五章 基坑开挖对邻近高铁路基的保护措施研究

5．1 基坑开挖对邻近高铁路基的保护措施

5．2 基坑开挖对邻近高铁路基的保护效果

5．2．1 增大支撑系统刚度的保护效果

5．2．2 设置隔离桩的保护效果

5．2．3 地基加固的保护效果

5．2．4 组合方式的保护效果

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介