天津地铁车站基坑围护结构变形与支撑内力分析.pdf

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1、虽【工程技术】王沛刘彦涛刘岩苗沛天津地铁车站基坑围护结构变形与支撑内力分析一(二)基坑支护概况、前言随着我国城市建设规模不断扩大，高层车站主体基坑围护结构采用钢筋混凝土建筑及地下交通工程建设中面临很多深开挖地下连续墙，连续墙厚800毫米，标准段地连问题，特别是在城市地铁建设过程中，有大墙长34米。车站主体第一道内支撑采用钢筋量的地铁车站深基坑工程。天津城区地铁车混凝土支撑，车站标准段第二道～第四道支撑站基坑开挖深度一般在18米左右，多数采用采用直径800毫米钢管内支撑。地下连续墙与内支撑支护体系。在施工过程中，基坑内外钢筋混凝土内支撑材料强度等级均为C30

2、，钢土体应力状态的改变会引起土体变形，造成管内支撑选用Q235钢。车站基坑剖面图如图1支撑杆件受力和围护结构变形。天津城区土所示。体含水率高、强度低，因此采用不同的强度指标计算支挡结构受力和变形，将得出不同的结果。笔者通过杆系有限元分析方法，采用不同的强度指标对天津地铁车站基坑进行模拟计算，然后与现场实际监测的数据进行对比分析，研究车站基坑在开挖过程中围护结构变形与支撑内力变化特性。二、工程概况及地质条件(一)工程概况天津地铁五号线工程某车站总建筑面积1．66万平方米，该车站为地下双层岛式站台车站，车站长度为294．2米，标准段总宽20．7米，基坑标准段深

3、16．7米，盾构井段深18．7米，明挖土方l1．11万立方米。车站主体采用二柱三跨矩形钢筋混凝土框架结构，横向柱网尺寸为6．90米+5．50米+6．90米，纵向柱距为8．5米。车站主体部分采用明挖法施工。图1车站基坑剖面图量【工程技术】(三)工程地质、水文地质条件指标，依据式3和式4分别进行水土合算土压力和水拟建地铁车站位于天津城区北部平原，场区地土分算土压力计算。层主要为第四系全新统人工填土层、第1陆相层、Pak=tral【K一2ci、／(3)第1海相层、第Ⅱ陆相层和第Ⅲ陆相层。其中，主Pak=(a~-U)K-2cix／K+u(4)要开挖的土层为①l杂填

4、土，层厚2．5米；④2粉土，其中，P为支护结构外侧，第i层土中计算点层厚3．5米；⑥4粉质粘土，层厚6．5米；⑦粉质粘的主动土压力强度标准值(千帕)；or为支护结构土，层厚2米；⑧l粉质粘土，层厚3．0米。该场地外侧计算点的土中竖向应力标准值(千帕)；K为范围内的孔隙潜水主要集中在填土层、第1陆相层第i层土的主动土压力系数；u。为支护结构外侧计算④2粉土层、第1海相层⑥3粉土层中，该含水层主点的水压力(千帕)；c为第i层土的黏聚力(千帕)。要由粉土构成，局部夹粉砂透镜体。第1海相层⑥(三)计算结果分析4粉质粘土层及第Ⅱ陆相层⑦粉质粘土层为相对隔本次计算按照

5、表l中的工况1～工况4进行，图水层。第Ⅱ陆相层⑧2粉砂、⑧23粉土、⑨2粉土、2～图5为不同荷载作用下的地连墙变形曲线。可以⑨24粉砂、⑩2粉砂为第一承压含水层。初见水位看出，无论是采用快剪指标还是固结快剪指标计算埋深为0．60米～1．30米。土压力，随着土体开挖深度加大，地连墙侧向最大(四)土体开挖步骤变形量位置逐渐下移，墙体最大变形均发生在土体车站基坑土体按照随挖随撑的原则进行开挖，开挖面以下l米左右，图2～图5中最大变形值依次其具体工况如表1所示。为9．34毫米、l6．61毫米、l1．47毫米和16．83毫米；三、杆系有限元计算不同荷载和不同工况条件

6、下，墙顶水平位移在工况(一)计算原理2和工况3中均出现向坑外方向变形，但变形量不计算采用弹性地基梁法，假定挡土结构为平面大，均未超过1毫米。负二层～负四层支撑随着土应变问题，取单位宽度的挡土墙作为竖向放置的弹体的开挖，各支撑点坑内方向位移均出现减小趋性地基梁，支撑和锚杆简化为弹簧支座，基坑内开势，负二层～负四层支撑点位移减小幅度依次为挖面以下土体采用弹簧模拟，在挡土结构外侧作用72％、62％和22％。水土压力。考虑土体的力学性质及水平支撑的材料从图6中可以看出，随着土方的开挖，首层支属性和刚度大小，将弹性地基梁划分为若干单元，撑轴力在工况1条件下，承担轴压

7、力最大，平均值列出弹性地基梁的微分方程式1和式2，用有限元方达~1J710千牛；而工况2和工况3首层支撑轴力均转法进行求解。换为轴拉力，最大轴拉力达~1J302千牛；至工况4首EI=粤d-ea(Z)=0(o≤z≤h)(1)层支撑轴力转换为轴压力，最大轴压力达到132千Z’牛。首层支撑轴力的变化与墙体的变形相吻合，即EI=+mbo(z—h)y-e~(z)=0(z≥h)(2)QZ随着土体开挖面下移，首层支撑轴压力呈明显减小其中，EI为围护结构的抗弯刚度；v为围护结表1车站基坑土体开挖工况构的侧向位移；z为深度；m为地基土水平抗力比工况编号基坑施工内容例系数；h

8、n为第rl步的开挖深度。0下挖1．2米后，支设负一层钢筋混凝土支撑