丽香铁路金沙江峡谷段钢桁悬索特大桥主塔岩质深基坑开挖变形特征研究

摘要

近年来，随着建设规模的扩大，深基础工程的应用范围也越来越广，不仅包含城市中高层或者超高层建筑、地铁，还有山区大桥及特大桥等。其中对于大桥建设中深基础基坑开挖稳定性的研究十分重要，尤其是在岩石边坡上开挖的超深基坑直接关系到整座桥梁的安全性。所以，如何分析类似的纯岩质超深基坑，找出其开挖支护过程中的变形规律成为目前的重要任务。 本文以丽香铁路金沙江特大桥主塔岩质深基坑为研究对象，对该基坑在开挖及支护全过程中的变形特性进行研究，主要的研究成果如下： （1）给出了金沙江特大桥主塔深基坑的支护体系方案以及现场施工监测方案，并完成现场监测工作。监测结果表明：岩质基坑深部岩体的变形曲线为“前倾形”，最大位移发生在基坑顶部；地表沉降曲线呈现“凹槽形”，最大沉降发生在距离基坑2m处左右，而非基坑边缘，距离基坑越远沉降值越小；锚索桩、钢支撑等支护结构对深基坑的变形有着明显的限制作用；深基坑的变形大小与基坑所处地层岩性有很大关系，相对于同等规模的土质基坑岩质基坑的变形相对较小；基坑变形实测值远小于警戒值，说明围护结构的设计合理。 （2）利用有限差分软件FLAC3D对深基坑施工全过程进行了数值模拟计算，得到了该深基坑在各种工况下的变形规律、围护结构受力情况。预应力锚索主要受拉力，钢支撑主要受压力；模拟得到的基坑变形曲线与实测曲线变化趋势基本一致，实测值较模拟值偏大。 （3）由模拟计算的结果可以看出深基坑开挖具有明显的空间效应：基坑中部侧壁的位移最大，越靠近基坑角点，基坑侧壁的水平位移越小；钢支撑的轴力大小与位置有关，越靠近斜坡上方所受轴力越大。研究结果表明，三维数值模拟计算是分析深基坑空间效应的有效手段。 本文在之前诸多学者研究的基础上，分析总结了岩质深基坑的变形规律，为今后类似岩质基坑的设计与施工提供了宝贵经验，并且对完善整个深基坑理论有着相当重要的意义。

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