北京地铁基坑灌注桩内支撑围护结构设计优化及应用

摘要

本文对北京市地铁5号线、10号线与4号线的基坑围护工程设计现状进行了调查、统计与分析，指出了北京市地铁基坑围护结构的以下特点： 1)除了极个别明挖车站围护结构采用排桩锚体系，明挖车站基坑的围护结构体系均采用钻孔桩内支撑体系； 2)在钻孔桩+内支撑体系中，钻孔桩的参数绝大多数为Φ800@1400；个别车站为Φ600@1200； 3)内支撑几乎都采用Φ609，t=12或t=14的钢管支撑，一般都设置3道支撑，底板以上一道，中板以上设置一道，冠梁上设置一道；支撑水平间距采用3m。 现有北京地铁建设中地铁深基坑工程围护结构设计现状中存在以下几个值得探讨的问题： 1)现有北京地铁基坑围护结构设计单一。 2)从经济角度出发，存在地层物理特性和建设投资双重浪费。 3)从科技发展角度出发，北京地铁基坑围护设计世袭了以往保守设计思路，与科技发展存在滞后，不能体现科技就是生产力特点，需要科研工作的深入。 可见北京市地铁基坑围护结构单一，在支护参数选择及内支撑的布置上也相互一致，存在很大的优化空间。很有必要对北京明挖地铁施工的围护结构设计进行优化，以达到北京地铁施工经济和高效的双重目的。这正是作者撰写本文的目的意义。 本文主要研究北京地铁车站基坑支护采用灌注桩+内支撑围护结构设计的优化及应用，了解其原设计方案的设计参数、设计理论及设计结果；结合太阳宫地铁车站工程实际施工条件，输入FRWS软件分析原理的各项现场设计实际参数，进行了地铁基坑灌注桩内支撑围护结构设计优化，对比了设计优化结果与原设计方案，确定优化方案的可行性、安全性；在地铁基坑围护结构优化工程的关键施工环节，作者通过实际工程的施工详细规划研究，有效优化了施工管理，提高了工序的衔接效率，成功完成围护结构的施工过程。研究中结合现场监测工作，根据现场监测工作的结果分析，对实际工程的优化结果进行了有力验证。 通过太阳宫地铁车站工程实例的优化及应用，得出以下主要结论： 北京地铁基坑围护结构的方案优化具有相当的可行性； 结果表明通过合理严格的施工管理和现场监测，太阳宫地铁车站围护结构的优化方案较原设计方案节省了工期、提高了工作效率，也产生了经济效益： 本文对围护结构优化设计仅是对于围护结构中的钢支撑的材料与支撑间距进行有效的优化工作，针对北京地铁基坑围护结构的优化工作仍存在很多研究领域，需要更为深入的研究工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1概述

1.2北京地铁车站围护结构概况

1.2.1 5#线车站基坑围护结构

1.2.2 10#线车站基坑围护结构

1.2.3 4#线车站基坑围护结构

1.3基坑围护结构研究现状

1.4存在问题

1.5立题意义和研究路线

第2章优化原理与方法

2.1优化原理

2.2优化方法

2.2.1解析解方法

2.2.2有限元方法

2.2.3计算方法的确定

2.3 FRWS软件分析原理

2.3.1荷载

2.3.2施工工况

2.3.3嵌固深度

2.3.4基底验算

2.3.5隆起

2.3.6整体稳定性

2.4小结

第3章工程实例设计优化

3.1 工程概况

3.1.1工程地质条件

3.1.2设计要求

3.2原设计方案

3.2.1计算参数

3.2.2计算工况

3.2.3稳定性计算结果

3.2.4各工况计算结果

3.3优化方案

3.3.1优化设计

3.3.2优化验算结果

3.4方案对比

3.5小结

第4章施工过程控制

4.1施工准备

4.1.1管理理念

4.1.2施工原材料、机械

4.2围护桩施工

4.2.1试桩

4.2.2旋挖成孔工艺流程

4.3基坑开挖

4.3.1开挖步序

4.3.2冠梁施工

4.3.3土方开挖

4.3.4桩间网喷

4.3.5钢管支撑施工

4.4小结

第5章现场监测工作

5.1测点布置

5.2监测内容

5.2.1基坑周围地表变形观测

5.2.2围护桩桩体变形监测

5.2.3围护桩钢筋应力监测

5.2.4支撑内力监测

5.2.5安全状态巡查

5.3结果分析

5.3.1地表沉降

5.3.2桩体变形

5.3.3桩体钢筋受力

5.3.4钢支撑轴力

5.3.5安全状态巡查

5.4小结

结论

参考文献

在读期间发表的论文

致谢

个人简历