(宜昌市城市规划设计研究院有限责任公司,宜昌,443000)
【摘要】针对基坑施工开挖卸荷对临近既有地铁结构的影响,采用MIDAS-GTS有限元计算软件,建立平面应变计算模型,分析研究基坑开挖对临近地铁结构的影响性,得出临近地铁结构受基坑开挖施工影响的变形特性规律。
【关键词】:基坑,临近结构,地铁工程,数值分析
作者简介:邹玉强,工学硕士,岩土工程专业,目前从事市政工程设计与项目管理工作
1 引言
在施工中,由于基坑开挖卸荷会影响到周边环境的变形及受力[1],如地表沉降和隆起,严重时会造成开挖面失稳,会对周围环境造成不利影响。
本文采用岩土工程领域有限元计算软件MIDAS-GTS,对实际基坑工程全施工过程进行了模拟计算。分析研究该基坑工程开挖对临近既有地铁结构的影响性。
2 基坑支护概况
基坑整体呈方形,长度与宽度均为17m左右,基坑开挖深度15.5m,在坑顶放坡2m后采用“灌注桩+内支撑”的支护方式。灌注桩规格φ1200@1600,长度20m(含冠梁,尺寸为1400mm(宽)×1000mm(高)),嵌固段长度6.5m。在桩顶以下4m处设置一道腰梁及混凝土内支撑,腰梁尺寸为1200mm(宽)×1000mm(高),内支撑尺寸为800mm(宽)×1000mm(高)。
3 地铁保护控制标准
根据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》(CJJ/T 202-2013),城市轨道交通结构安全控制指标值应符合规定的要求[2]。
4 有限元数值计算分析
4.1计算模型介绍
有限元模型中,采用二维平面应变单元模拟地层,梁单元模拟结构[3]。模型范围以结构外轮廓为基准,外扩一定距离而建立[4]。计算模型如下所示。
图1 计算模型
4.2计算结果分析
数值计算过程中,基坑开挖施工一共简化为5个计算工况,基坑开挖施工完成后,计算模型的变形云图如图2~图3所示:
图2 模型水平向位移云图 |
图3 模型竖向位移云图 |
由计算结果可知:当完成基坑土体开挖后,地铁结构的最大水平变形为1.06mm(向基坑方向);地铁结构的最大竖向变形为2.26mm(隆起)。因此,基坑开挖对地铁结构的影响满足要求。
表1地铁结构位移计算结果
最大水平位移(mm) | 最大竖向位移(mm) | 备 注 | |
评估标准 | ≤10 | ≤10 | |
计算模型 | 1.06(向基坑方向) | 2.26(隆起) | 满足 |
5 结束语
(1)拟建基坑支护结构采用“钻孔灌注桩+单道混凝土撑”的支护方式,根据基坑开挖数值模拟计算,当完成基坑土体开挖后,既有地铁结构的最大水平变形为1.06mm(向基坑方向),最大竖向变形为2.26mm(隆起),满足规范限值要求。
(2)考虑到项目实施过程中的风险性,临近地铁车站一侧基坑应加密监测点及监测频次,尤其是支护结构水平位移、支撑结构内力及变位。同时应针对地铁车站结构制定专项监测方案。
参考文献
[1].胡众,朱大勇.复杂环境下地铁基坑施工风险研究[J].合肥工业大学学报.2020.
[2].中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ/T 202-2013,城市轨道交通结构安全保护技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[3].GTSNX-理论分析手册[M].北京迈达斯技术有限公司.2017.
[4].蒙国往,农忠建,吴波,等.地铁车站深基坑开挖变形及数值模拟分析[J].中国安全生产科学技术.2020.