青岛地铁站土岩复合地层基坑支护研究

论文摘要

青岛大部分地区基岩埋藏较浅，工程地质条件相对较好，但对于深基坑工程而言，地质条件比较复杂，既有能直接开挖的土层，又有需用爆破开挖的岩石层，同时还受地下水的影响。基坑的地质条件自上而下一般分布为杂填土等第四系土层、强风化岩、中等风化岩、微风化岩等，基坑工程有着不同与其他地区的特殊性。在这种地质条件下，发展起来的一种新型支护结构型式，即上段为钢筋混凝土支护桩，下段为超前支护微型钢管桩的支护，它可以解决支护桩在坚硬岩层上难以施工的问题，施工工艺简单，工程造价低，能有效控制深基坑变形，保证基坑的稳定及邻近建筑物的安全和正常使用。本文结合青岛地铁3号线各明挖车站的基坑支护工程实践，在FLAC数值模拟的基础上，对超前微型钢管桩这种新型支护结构进行了分析研究。主要工作和成果如下：（1）总结分析了青岛地铁明挖车站基坑支护的几种主要支护型式以及各自的适用范围和特点，推荐并评价了新型支护结构。（2）介绍了课题组前期对超前支护微型钢管桩的工程实践和室内对比试验的研究，分析微型钢管桩受力后的弯矩变化情况，并对其变形和受力机理进行分析。（3）在分析FLAC的计算原理及其特点的基础上，选择合理的计算模型、支护结构单元和边界条件等;对开挖岩土体进行应力状态分析，并简述对初始应力场和基坑开挖支护施工进行数值模拟计算的流程。（4）结合青岛地铁双山站基坑支护实例，利用FLAC按基坑分步开挖支护顺序进行模拟计算，分析模拟计算所得的位移结果，证明该新型支护在青岛土岩复合地层上应用的合理性。本文研究的结果对于该种新型支护结构更广泛的应用提供了支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 深基坑支护技术发展现状
• 1.2.1 国内外深基坑支护技术研究现状
• 1.2.2 国外深基坑支护技术的新进展
• 1.3 微型钢管桩超前支护技术研究现状
• 1.3.1 微型钢管桩简介
• 1.3.2 微型钢管桩超前支护发展现状
• 1.4 本文研究的主要内容及方法
• 第2章 青岛地铁站支护方案研究分析
• 2.1 基坑支护的设计要求及内容
• 2.1.1 基坑支护的设计要求
• 2.1.2 基坑支护设计计算的内容
• 2.2 地铁车站深基坑常见围护结构选型
• 2.2.1 常见围护结构型式
• 2.2.2 地铁车站深基坑常用支撑体系
• 2.3 青岛地铁站支护设计方案分析
• 2.3.1 “钻孔灌注桩+钢支撑”支护结构
• 2.3.2 “钻孔灌注桩+锚杆系统”支护结构
• 2.3.3 “钻孔灌注桩+钢支撑+锚索”支护结构
• 2.3.4 新型支护结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 超前支护微型钢管桩支护体系
• 3.1 微型钢管桩的基本原理和方法
• 3.1.1 微型钢管桩的受力机理
• 3.1.2 微型钢管桩的计算
• 3.2 超前支护微型钢管桩的设计
• 3.2.1 桩身强度计算
• 3.2.2 桩强度的校核
• 3.2.3 桩位移的变形分析
• 3.2.4 桩位移曲线及内力分析
• 3.3 超前支护微型钢管桩的工程应用
• 3.3.1 超前钢管桩复合预应力锚杆支护体系的应用
• 3.3.2 水泥土桩内置钢管桩的支护应用实例
• 3.4 微型钢管桩的试验研究
• 3.4.1 钢管桩的应力实测
• 3.4.2 钢管桩的注浆刚度增大效应室内对比试验
• 3.5 本章小结
• 第4章 青岛地铁双山站基坑支护设计
• 4.1 工程概况及工程地质条件
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 工程地质条件
• 4.1.3 水文地质条件
• 4.1.4 场地周边环境
• 4.2 基坑支护的型式及方案论证
• 4.2.1 基坑支护选型的原则
• 4.2.2 方案比较
• 4.2.3 基坑围护方案
• 4.3 双山站典型断面设计
• 4.3.1 围护桩的设计
• 4.3.2 钢支撑的设计
• 4.3.3 预应力锚索的设计
• 4.3.4 主要施工工况
• 4.4 本章小结
• 第5章 青岛地铁双山站深基坑变形 FLAC 分析
• 5.1 有限差分法软件 FLAC 简介
• 5.1.1 FLAC 程序简介
• 5.1.2 有限差分法求解的基本原理
• 5.2 深基坑开挖 FLAC 分析理论
• 5.2.1 土体本构模型
• 5.2.2 钻孔灌注桩的模拟
• 5.2.3 钢支撑的模拟
• 5.2.4 预应力锚杆的模拟
• 5.3 模型计算分析
• 5.3.1 整体模型的建立
• 5.3.2 岩土体及支护构件参数设置
• 5.3.3 模型的边界条件
• 5.3.4 基坑开挖前的自重应力场模拟
• 5.3.5 基坑开挖施工过程仿真模拟
• 5.4 模拟结果分析
• 5.4.1 基坑水平位移结果分析
• 5.4.2 基坑竖向位移计算结果分析
• 5.4.3 采用不同支护桩的桩身位移对比分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 期间学术论文发表及科研情况
• 致谢