盖挖半逆作地铁车站施工监测与数值模拟研究

摘要

21世纪初期，我国经济正处于经济飞速发展阶段，与此同时，城市化进程不断向前推动。然而交通拥堵、环境污染等一系列问题降低了人们的生活质量，制约了社会的发展。地铁作为一种运力大、速度快、环境制约小、安全可靠、环境污染极小的公共交通工具，已经成为大城市交通发展客观规律的必然产物。在繁华的闹市区修建地铁车站受到周边环境和路面交通限制较大，采用盖挖法施工是一个有效的解决途径。
　　在此背景下，本论文以青岛地铁五四广场车站工程为依托，主要进行研究的内容如下:
　　(1)本文首先分析了盖挖顺作法、盖挖逆作法和盖挖半逆作法施工技术各自的特点和适用范围，体现了盖挖法具有较明显的优越性，在国内外已有若干采用盖挖法施工的工程实例。针对青岛地铁五四广场站，采用层次分析法对三种施工方法进行了定量化比选，从技术、经济、环境和工期等方面进行比较，明确了盖挖半逆作法为本工程最佳施工方案。
　　(2)对地铁施工过程现场监测工作进行了详细的阐述。提取并整理了围护桩的水平位移、地表沉降和锚索轴力数据并进行分析。得出了在施工过程中围护桩变形、地表沉降和锚索轴力变化的规律。但其实测值都小于警戒值，说明围护结构设计合理。
　　(3)建立了地铁车站施工过程的Midas/GTS计算模型，完成了围护结构变形规律模拟，将计算结果和现场监测结果进行了对比分析，计算结果和监测结果趋势基本一致，表明模型建立、参数选取及计算过程是正确的。
　　(4)基于Midas/GTS计算结果，对围护结构进行优化。并总结了控制基坑变形的主要措施。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 盖挖法车站研究现状与应用

1．2．1 盖挖法的应用与发展

1．2．2 盖挖法理论研究现状

1．3 盖挖法的主要形式及技术特点

1．3．1 盖挖顺作法

1．3．2 盖挖逆作法

1．3．3 盖挖半逆作法

1．4 研究思路和内容

2 五四广场站工程背景与施工方案比选

2．1 工程背景

2．1．1 工程概况

2．1．2 车站工程地质与水文地质

2．1．3 地下管线情况与保护

2．2 施工方案的比选

2．2．1 层次分析法简介

2．2．2 层次分析法的基本原理

2．2．3 层次分析法的优缺点

2．2．4 层次分析法的应用

2．2．5 建立判断矩阵并进行单排序求解

2．2．6 层次目标最终排序求解计算

2．2．7 结论

2．3 小结

3 盖挖半逆作法车站施工监测

3．1 监测的必要性与目的

3．1．1 监测的必要性

3．1．2 监测的目的

3．2 监测计划编制依据及原则

3．2．1 监测计划编制依据

3．2．2 监测计划编制原则

3．3 基坑监测项目

3．4 基坑监测点的布设

3．4．1 监测点布设原则

3．4．2 基坑控制点布设

3．4．3 基坑监测点布设

3．5 监测管理及控制

3．5．1 监测管理

3．5．2 建筑变形测量的精度要求

3．5．3 观测周期

3．5．4 监测控制标准

3．6 监测信息反馈

3．6．1 监测工作程序

3．6．2 监测数据的分析与处理

3．6．3 现场监测系统组成

3．6．4 监测信息反馈程序

3．7 监测结果分析

3．7．1 围护结构水平位移变化规律

3．7．2 基坑周边地表沉降规律

3．7．3 锚索轴力变化规律

3．8 小结

4 车站施工过程数值模拟与研究

4．1 有限元分析软件Midas简介

4．1．1 Midas程序简介

4．1．2 Midas数值模拟求解的基本原理

4．2 建立车站施工模型

4．2．1 计算参数及模型的建立

4．2．2 本构模型

4．2．3 模型的边界条件

4．2．4 收敛条件

4．3 施工模拟

4．3．1 主要施工步骤

4．3．2 主要变量分布图

4．4 模拟结果分析

4．4．1 临时围护桩水平位移

4．4．2 主体围护桩水平位移

4．4．3 地面沉降

4．4．4 坑底土体隆起

4．5 计算值与实测值对比分析

4．5．1 围护桩水平位移模拟计算结果与实测值的对比

4．5．2 地表沉降计算结果与实测值的对比

4．6 小结

5 盖挖半逆作车站围护结构优化

5．1 围护结构优化的意义

5．2 围护桩参数优化

5．2．1 围护桩桩径对基坑位移的影响

5．2．2 围护桩混凝土强度对基坑位移的影响

5．2．3 桩间距对基坑水平位移的影响

5．3 锚索的优化

5．3．1 不同公称直径钢绞线的影响

5．3．2 锚索不同打设角度的影响

5．4 基坑围护结构变形控制措施

5．5 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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