深基坑影響下地鐵車站與隧道連接節(jié)點的受力變形性狀分析.pdf

1、深基坑開挖施工會影響緊鄰地鐵結構，引起地鐵車站和區(qū)間隧道的位移變形和附加應力，甚至可能危及其運營安全。深基坑工程等巖土活動對運營地鐵結構安全的影響及控制已成為地下工程中一個重要課題。由于車站與隧道的荷載傳遞方式及結構剛度等差異，其在鄰近深基坑施工影響下的變形響應也不同，導致地鐵車站與隧道相連接的節(jié)點處容易出現(xiàn)較大差異變形，從而形成一個敏感的薄弱環(huán)節(jié)。車站與隧道連接節(jié)點的受力變形狀態(tài)可能會影響地鐵線路的整體安全，但目前國內外的研究較少關注

2、地鐵車站與隧道連接節(jié)點受力變形性能。
　　本文采用三維數(shù)值分析方法并結合工程實例，研究了新建深基坑緊鄰地鐵車站時，基坑開挖作用下車站與盾構隧道節(jié)點處的受力變形特性，探討基坑開挖深度、平面規(guī)模、與車站的相對位置等因素對節(jié)點性狀的影響規(guī)律，提出了一種節(jié)點安全性態(tài)的判定指標，便于工程實踐中及時判斷與預警。主要研究內容和成果如下：
　　1、采用數(shù)值方法研究了與車站共墻的深基坑施工下地鐵車站與盾構隧道的位移分布及發(fā)展特征，分析了車站與

3、隧道節(jié)點處的受力變形性狀。根據(jù)位移分布確定隧道及節(jié)點處的縱向曲率半徑和相對彎曲，以此判斷其安全狀態(tài)。結果表明，由于基坑共墻車站呈現(xiàn)隆起特征而盾構隧道主要表現(xiàn)為沉降，兩者的差異變形導致車站與隧道節(jié)點處受力復雜，節(jié)點處受力變形比隧道最大沉降處更加不利；節(jié)點處的曲率半徑隨基坑開挖深度和規(guī)模的增加而減小，相對彎曲隨基坑挖深的增加而增加；基坑與車站完全共墻或遠離隧道時，節(jié)點處的曲率半徑相對較大。
　　2、研究了非共墻的鄰近深基坑施工時地鐵車

4、站與隧道連接節(jié)點處的受力變形特性。結果表明，雖然此時車站與隧道均發(fā)生沉降，但是兩者剛度不同導致沉降不同，兩者的差異變形導致節(jié)點處受力復雜且較為敏感，節(jié)點處受力比隧道最大沉降處更加不利；節(jié)點的曲率半徑隨基坑開挖深度增加和間距的減小而減小，相對彎曲隨基坑挖深的增加而增加；基坑正對車站時節(jié)點處的受力變形相對有利。
　　3、根據(jù)數(shù)值分析結果，針對車站與隧道節(jié)點受力變形狀態(tài)，提出一種新的安全判定指標——相對轉角變化率。通過數(shù)值模擬和實測數(shù)據(jù)

5、驗證，其與曲率半徑呈負相關關系，且與曲率半徑呈一一對應的關系可以用以判斷節(jié)點處的轉動情況和螺栓受拉應力情況。通過實測數(shù)據(jù)計算結果驗證得到與曲率半徑為15000m時對應的相對轉交變化率為0.0038°/m。
　　4、根據(jù)上海世紀大都會和上海西站兩個工程的實測數(shù)據(jù)，研究了緊鄰車站的深基坑施工對車站與隧道節(jié)點處受力狀態(tài)的影響。結合數(shù)值模擬的結論以及相應保護措施的探討，發(fā)現(xiàn)實測數(shù)據(jù)所得結論與數(shù)值分析結果一致，且可以通過將基坑化整為零、由遠