济南地铁深基坑施工力学数值模拟与实测分析

摘要

城市建设的不断发展，导致城市交通拥堵问题日益严重，而地铁是缓解城市交通问题的有效措施。近年来，随着地铁建设项目的不断增加，地铁车站深基坑工程也越来越多，但是由于其施工时间长、变形要求严格、周边环境多变、施工技术复杂，使得地铁车站深基坑工程相对于一般的基坑工程更加复杂。济南地区的地铁建设正处于起步阶段，对于济南地区地质情况下的地铁车站深基坑工程在施工过程中的施工力学特性和基坑变形规律的研究还有待完善。 本文以济南 R1 线演马庄西站和 R3 线新东站这两个地铁车站深基坑工程为背景，主要研究内容与结论如下： （1）对国内外相关文献进行分析，归纳总结了深基坑工程的支护类型、土压力计算的经典理论和变形机理，为本论文的研究奠定了理论基础。 （2）根据演马庄西站的地质条件和深基坑工程施工方案，使用FLAC 3D进行数值模拟分析，得出了地铁车站深基坑的理论变形及应力变化，为现场施工方案的制定提供了参考依据。 （3）根据现场施工情况，优化了两个地铁车站深基坑工程的监测方案。施工过程中对两个车站深基坑进行了全过程的施工监测，得到了两个车站深基坑在施工过程中的变形及应力变化。监测数据显示：车站深基坑同一监测断面内地表沉降变化曲线呈“勺”形；围护结构沿深度方向水平位移变形呈现两头小、中间大的“弓”字形模式；支撑轴力随着基坑开挖深度的增加而不断增大，但在第二、三道支撑安装后，增大趋势逐渐减小，直至稳定。结合监测数据，根据基坑周边施工环境的不同，分析了影响基坑变形的因素。监测结果为济南后续地铁车站深基坑的设计和施工提供了可靠的参考价值。 （4）将地铁车站深基坑实测数据与理论分析结果进行对比分析，二者变化规律基本相同。但由于理论数值模拟参数与实际参数有所偏差，二者变化幅度有所差异。施工过程中将理论计算与实测数据相结合，可以真实客观的掌握施工状态，确保车站深基坑施工过程中的安全性。 （5）由于工期紧张，施工时存在提前拆撑的现象。通过对车站深基坑提前拆撑工况下的两侧支撑轴力和墙体水平位移变化的实测数据分析，得到提前拆撑会使基坑发生较大的变形，且两侧的支撑轴力也会增加。研究结果为确保深基坑在安全可控的前提下提前拆撑的时间及混凝土的强度要求提供了一定的参考借鉴。

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