临近地铁深基坑开挖安全性分析

临近地铁深基坑开挖平安性分析摘要：临近地铁构造基坑开挖过程中，由于开挖扰动、地层损失和固结沉降等因素会导致附存于地层中的既有地铁车站及隧道构造发生挪动和变形。变形过大时将会改变构造受力，影响构造自身平安和地铁运营平安。在基坑开挖前应当分析基坑开挖对地铁构造的影响程度，对基坑支护和开挖方案的合理性进展评价。文章结合实际工程，采用三维有限元数值计算的方法对基坑开挖过程进展了模拟，研究了基坑开挖过程中地铁构造所受影响。分析结果说明，现有的支护方案和开挖方案可以满足地铁保护的相应要求。关键词：地铁保护；数值模拟；基坑开挖；支护构造中图分类号：U231文献标识码：A1工程概况1.1工程介绍图1地下构造平面相对位置关系图图2垂直地铁线路方向剖面图本工程场地内地层主要为粉质粘土，中、粗砂，砾砂和圆砾，地层参数见表1。拟建基坑底、地铁车站底板、区间隧道底板均位于⑤-3层；地铁车站底板位于⑤-3层；过街通道底板位于④-3-5层。表1地层参数表场区地下水分两层，⑤-1粉质粘土为隔水层，其上为潜水，下部为承压水。由于隔水层部分连通，使承压水水头与潜水水位埋深根本一样。承压水水头与地下水水位埋深为5.50～8.00m，标高35.45～38.33m。地下水赋存于浑河新扇冲积形成的④-4层砾砂、④-5圆砾层、浑河老扇冲洪积形成的⑤-3中、粗砂和⑤-4砾砂层中。含水层浸透性强，浸透系数一般在50～110m/d之间，水力坡度约1‰左右。2平安性分析主要内容及标准2.1平安性分析重要性本次研究的主要对象为地体车站和区间隧道的受力及变形，其主要特点在于：〔1〕地铁车站和区间隧道已建成并投入使用，为了保证其正常的运营，允许构造变形极小。2.2平安性分析主要内容〔1〕建立基坑支护体系和地铁车站三维模型，通过有限元数值分析模拟基坑开挖对地铁车站和区间构造变形影响进展评价；〔2〕综合分析，给出地块基坑支护设计、施工方案对地铁构造和运营的平安影响评价，提出保护改良建议。2.3平安性分析标准既有地铁平安运营的控制指标和标准应从构造变形、隧道构造稳定、建筑限界三个方面来考虑制定，且一般采用变形控制指标作为主要控制指标。根据本工程地铁车站和区间隧道现状及周边环境情况，参考国内类似工程经历并结合理论计算分析，制定本工程变形控制指标及标准，见表2。表2地铁车站及区间隧道控制指标3三维有限元数值分析采用MIDAS-GTS4.2有限元计算软件，建立三维实体模型。3.1计算范围本次分析重点为基坑开挖对地铁区间以及车站构造的影响。因此，评估范围确实定应以地铁区间和车站构造为出发点，同时考虑计算精度和减小边界效应的影响。本次平安评估范围，平行地铁隧道方向〔东西向〕取215m〔包含约160m长度的地下商业街构造、约45m长度的地铁车站构造〕，垂直于地铁车站〔南北向〕取195m，深度取45m。3.2计算假定在建模过程中，对部分条件进展了优化假设，考虑了以下根本假定：〔1〕车站构造及基坑围护构造均为线弹性构造；〔2〕地层简化为程度层状；〔3〕施工期间，仅考虑水头〔坑外取至地面，坑内取至开挖面〕，不考虑水力渗流作用的影响；〔4〕采用施工步来模拟整个施工过程，不考虑时间效应。3.3本构关系及网格划分本计算模型中土体采用D-P模型进展数值模拟。构造侧墙、顶板、中板、底板及围护构造均采用板单元；构造内部混凝土柱采用梁单元；基