地铁车站风井基坑的施工变形规律研究

作     者：何璠 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱大勇

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：地铁车站 深基坑 FLAC3D 水平变形 地表沉降 正交试验法 

摘      要：地铁车站基坑工程因规模和周边环境的复杂性，其安全稳定在地铁建设过程中极其重要。正确掌握地铁车站基坑开挖过程中的变形特点，对于基坑的合理设计与安全施工具有重要指导意义。 文章依托合肥市高铁南站地铁车站6#风井基坑为背景，阐述了地铁车站基坑支护理论及变形机理;对现场监测方案进行了较全面的说明，并对围护结构体系的深层水平位移和周围地表沉降的监测结果进行了分析;运用FLAC3D有限差分软件建立数值计算模型，再现了基坑开挖、支护的各个不同工况，并将模拟结果与实际监测结果进行了对比分析;采用单因素优选法及正交试验方法，借助FLAC3D软件研究了围护桩刚度、钢支撑刚度、水平支撑间距等施工设计因子对围护结构水平位移及基坑周围地表沉降的影响，主要成果如下： （1）随着基坑的开挖，围护结构最大水平位移发生在基坑中部位置，呈两端小、中间大的“中凸形分布，坑外地表沉降呈“凹槽形分布，与理论分析结果趋于一致。 （2）数值模拟结果与监测结果总体规律相同，且数值较接近。证明该模型的建立、参数的选取以及计算过程是正确的;通过对比围护墙体挠曲的纵剖面面积及地表沉降的纵剖面面积，得出基坑开挖引起的围护结构变形是导致坑外地表沉降的主要因素，并且两者面积在数值上具有相关性。 （3）通过单因素优选法分析表明增加钢支撑刚度、围护桩刚度可降低围护结构变形及地表沉降，减小钢支撑水平间距或增加其数量也会显著降低围护结构水平位移以及地表沉降量;通过正交试验设计及其结果的极差分析，得到各施工设计因素在影响基坑开挖变形效应时所占的不同权重。 研究结果可为合肥地铁基坑支护方案设计提供依据，也可供类似工程参考。