世博轴深大基坑开挖施工技术研究

摘要

随着城市文明程度的提高与施工技术的发展，建筑施工场地和环境的要求日趋严格，采用逆作法技术进行深基坑支护的地下工程逐渐增多。逆作法技术能够很好地解决基坑施工周期长、对周围环境影响大、支护费用高的问题，但无论是理论与实践，逆作法技术均还有大量的问题需要研究探索，这涉及到为逆作法技术提供可靠的分析手段，以便指导整个逆作法施工过程，确定施工方案、施工顺序，关键施工技术的改进，降低逆作法的施工成本，加快施工速度，控制施工中出现的问题等多方面的因素。 本文以上海世博轴及地下综合体工程1标段基坑工程为背景，对逆作法施工中的若干施工技术进行了较深入的研究，旨在为本工程逆作法的设计和实施提供一定程度的指导作用，主要研究内容和结论如下： 1．通过PLAXIS有限元数值模拟，对不同的土台预留宽度、高度对基坑变形及周边环境的影响进行讨论，过小的土台宽度会导致开挖中心土体时基坑变形过大；过大的土台会造成开挖至板结构施工完成的时间长，导致开挖土台时变形过大。另外，有斜抛撑时会造成土台高度过低，但支撑本身又对变形有控制作用。本文综合考虑以上因素，建议浅三层中板预留土台高度取3m，底板预留土台高度取4m，深三层中板预留土台高度取3m；浅三层和深三层预留土台宽度取8m。 2．通过室内离心模型试验和杆系有限元法数值模拟，对有、无斜抛撑对基坑变形及周边环境的影响进行讨论，根据浅三层和深三层基坑不同区域的环境保护等级，建议浅三层和深三层靠近8号线车站的东侧应设置斜抛撑，而在基坑另一侧可以不设置斜抛撑。 3．通过ANSYS三维有限元数值模拟和离心模型试验，对土台开挖时空效应对基坑变形及周边环境的影响进行讨论，针对周边不同的环境保护要求，对不同的土台开挖时限、不同的土台开挖顺序及不同的土台开挖宽度对基坑变形的影响进行研究，结果表明：由于土体的蠕变而产生的连续墙变形80％以上发生在预留土台开挖后的60天内；开挖预留土台时，同时开挖的土块体积不应太大，当采用跳挖方式开挖土台时，应先开挖连续墙附近无重点保护对象的区域；浅三层中板处预留土台的开挖宽度宜为20m，深三层中板处预留土台的开挖宽度宜为30m，浅三层和深三层底板处预留土台的开挖宽度宜为30m。 4．通过对典型监测断面处的现场实测数据进行分析与研究，得出了本基坑工程中地下连续墙、重力式挡墙、车站及附属结构的一些变形特征。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2世博轴基坑工程概况

1.2.1地理位置及工程范围

1.2.2基坑安全保护等级

1.2.3工程地质情况

1.3逆作法施工概述

1.3.1逆作法的施工原理

1.3.2逆作法的分类

1.3.3逆作法施工的优缺点

1.3.4逆作法的效益

1.4国内外研究现状分析

1.4.1国内外基坑工程的发展及现状

1.4.2逆作法的研究现状

1.4.3时空效应法的研究现状

1.5本文的研究目的及主要工作

第2章预留土台对基坑变形及周边环境的影响

2.1引言

2.2预留土台的作用机理

2.3有限元程序简介

2.3.1 PLAXIS程序简介

2.3.2 PLAXIS程序组成及功能

2.3.3硬化塑性土体模型(Hardening-Soil模型)

2.4 PLAXIS有限元数值模拟计算

2.4.1模型的建立

2.4.2数值模拟的计算过程

2.4.3计算结果分析

2.5小结

第3章斜抛撑对基坑变形及周边环境的影响

3.1引言

3.2离心模型试验

3.2.1离心模型试验原理

3.2.2离心模型试验目的

3.2.3模型率的选取

3.2.4离心模型试验制作

3.2.5离心模型试验设备

3.2.6离心模型试验方案设计

3.2.7离心模型试验过程及结果分析

3.3考虑时空效应的杆系有限元法

3.3.1基床系数时变特性的描述

3.3.2荷载的取值

3.3.3杆系有限元法的基本原理

3.3.4杆系有限元法的分析过程

3.3.5杆系有限元法计算结果

3.4小结

第4章土台开挖时空效应对基坑变形及周边环境的影响

4.1引言

4.2 ANSYS软件介绍

4.2.1 ANSYS有限元程序主要技术特点

4.2.2 ANSYS有限元分析过程

4.3土的蠕变规律

4.3.1蠕变的类型及变化规律

4.3.2影响蠕变曲线的因素

4.3.3应力、变形和时间之间的关系

4.3.4蠕变方程

4.3.5土的蠕变模拟在ANSYS中的实现

4.4 ANSYS三维有限元数值模拟

4.4.1计算模型的建立

4.4.2数值模拟数据与实测数据比较

4.4.3基坑暴露时间对连续墒变形的影响

4.4.4预留土台开挖方式对连续墙变形的影响

4.4.5预留土台开挖宽度对连续墙变形的影响

4.5小结

第5章世博轴基坑工程实测分析研究

5.1基坑工程监测

5.1.1监测的必要性

5.1.2监测项目

5.1.3监测点的布置

5.1.4监测频率

5.1.5监测预警

5.2本基坑工程监测分析

5.2.1连续墙的变形监测结果

5.2.2重力式挡土墙变形监测结果

5.2.3地铁车站及附属结构变形观测

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果