同站厅平行换乘地铁车站深基坑施工变形控制研究

论文摘要

随着上海城市轨道交通网络的完善，换乘节点的建设成为整个轨道交通建设的新的技术难题。尤其在既有车站没有预留任何结构措施的前提下，后建车站的施工面临着极大的风险。本文以上海地铁M8线人民广场车站建设为背景，从非对称环境保护等级下深基坑的设计原理入手，对换乘枢纽中新建车站施工引起的已建运营车站变形和内力计算模型、计算参数取值、施工中已建车站的保护对策、新老地铁车站差异沉降控制等相关问题进行了研究和探讨。主要内容包括如下： 1、当新建地铁车站深基坑两侧环境保护等级不对称时，地铁车站设计按环境保护等级高侧进行，无形中增加了建设成本。针对这一现象，作者提出了实现深基坑围护结构非对称变形的设计与施工方法，建立了该类地铁深基坑设计的整体结构荷载模型和分离结构荷载模型，并比较了两计算模型的优缺点，给出了计算模型中相关参数的取值方法。 2、针对工程特点，引入非对称环境保护等级下的深基坑围护结构变形计算的分离结构荷载模型，从土的工程性质以及力学角度对平行换乘枢纽中后建车站深基坑施工引起的已建运营车站的变形计算方法进行了探讨，并利用建立的计算模型模拟了后建车站深基坑工程施工已建运营地铁车站的反应，计算与监测结果吻合较好。 3、针对平行换乘新老车站连接形式的多样性，研究了新老车站之间采用刚性和柔性两种连接方式时，新建车站在建成后长期沉降对已建运营车站的影响。根据分析结果，研究了新建车站与已建运营车站长期沉降相互影响的工程控制方法。 4、以实际施工为背景详细研究了新建车站基坑施工中已建地铁车站的变形规律，以及不同施工工艺和施工参数对已建车站结构变形的影响。通过搅拌桩加固试验，探索了控制已建车站变形的合理的搅拌桩施工工艺。通过对实测数据和理论计算结果的分析，比较了不同基坑开挖施工方法、不同基坑开挖施工时间参数和空间参数对已建车站变形的影响，并提出了相应的变形控制的措施。 最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 我国城市轨道交通发展现状
• 1.1.2 目前轨道交通建设存在的问题
• 1.1.3 本课题研究的背景
• 1.1.4 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 支护结构变形和内力计算研究
• 1.2.2 坑底回弹研究
• 1.2.3 坑周土体位移研究
• 1.2.4 建构筑物允许变形研究
• 1.2.5 基坑周围环境保护对策研究
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 本课题主要创新点
• 1.5 课题研究路线
• 第2章 课题研究背景和工程疑难
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 工程周围环境情况
• 2.1.2 工程地质条件
• 2.2 环境保护要点
• 2.3 基坑挖土支撑设计参数
• 2.4 施工监测
• 2.4.1 新建车站基坑变形监测
• 2.4.2 老车站结构变形监护
• 2.5 主要技术疑难
• 第3章 差异环境保护等级下基坑变形计算方法探讨
• 3.1 问题的提出
• 3.2 基坑非对称变形实现方法
• 3.2.1 设计方面
• 3.2.2 施工控制方面
• 3.2.3 围护结构刚度、加固与施工结合控制
• 3.3 非对称变形基坑计算模型研究
• 3.3.1 设计思路
• 3.3.2 围护结构变形计算模型
• 3.4 考虑时空效应主动区土压力系数取值
• 3.4.1 实测主动区土压力系数变化规律
• 3.4.2 主动区土压力系数与保护等级的关系
• h计算方法'>3.5 等效水平抗力系数K_h计算方法
• 3.6 本章小结
• 第4章 已建运营车站变形计算方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 新车站深基坑设计思路
• 4.3 运营车站变形计算模型和计算原理
• 4.3.1 运营地铁车站变形机理分析
• 4.3.2 已建运营车站水平变形计算模型研究
• 4.3.3 已建车站竖向变形计算模型研究
• 4.4 墙（底板）土接触行为的模拟
• 4.4.1 空间Goodman接触单元刚度矩阵的推导
• 4.4.2 考虑大位移效应单元刚度矩阵的修改
• 4.5 基坑回弹的实用计算方法
• 4.5.1 基坑开挖中残余应力概念
• 4.5.2 卸荷回弹量的计算方法
• 4.5.3 回弹量计算结果的修正
• 4.5.4 回弹量最终计算公式
• 4.6 墙土间切向摩阻力τ的确定
• 4.6.1 墙土接触摩擦的本构关系
• 4.6.2 墙土剪切位移Δu的计算
• 4.7 已建运营车站变形计算模型参数确定
• 4.7.1 水平变形计算模型参数确定
• 4.7.2 竖向变形计算模型参数确定
• 4.8 计算模型的验证
• 4.8.1 计算模型和计算说明
• 4.8.2 计算结果及与实测结果分析
• 4.9 本章小结
• 第5章 新老地铁车站差异沉降控制对策研究
• 5.1 引言
• 5.2 新老车站的连接形式
• 5.3 车站底板水浮力计算
• 5.3.1 关于多层地下水抗浮水位的讨论
• 5.3.2 赋存状态浮力计算问题
• 5.3.3 软土地基中地下水浮力计算
• 5.4 水浮力新作用老车站差异沉降研究
• 5.4.1 刚性连接差异沉降计算
• 5.4.2 柔性连接差异沉降计算
• 5.4.3 水浮力变形控制措施
• 5.5 长期固结新老车站差异沉降研究
• 5.5.1 刚性连接新老车站长期差异沉降研究
• 5.5.2 柔性连接新老车站长期差异沉降研究
• 5.6 新老车站长期差异沉降控制措施研究
• 5.6.1 新老车站连接形式的选择
• 5.6.2 柔性连接新车站长期沉降控制
• 5.6.3 新老车站后期沉降实测分析
• 5.6.4 小结
• 5.7 本章小结
• 第6章 新建车站施工致已建运营车站变形控制研究
• 6.1 引言
• 6.2 搅拌桩施工中已建运营车站变形控制研究
• 6.2.1 搅拌桩加固范围
• 6.2.2 搅拌桩施工参数
• 6.2.3 搅拌桩施工流程试验
• 6.2.4 小结
• 6.3 不同基坑开挖方法对运营车站变形控制效果研究
• 6.3.1 施工工况
• 6.3.2 两种施工方法对运营车站变形影响对比分析
• 6.3.3 小结
• 6.4 基坑施工挖土步序对运营车站变形控制效果研究
• 6.4.1 施工工况
• 6.4.2 不同挖土施工步序对运营车站变形影响分析
• 6.4.3 小结
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论和展望
• 7.1 课题研究主要结论
• 7.2 课题研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果