土岩组合地层排桩支护基坑变形控制研究

论文摘要

随着城市地下空间的开发和高层建筑的大量建设，基坑工程的环境条件日趋复杂。影响深基坑安全的因素众多，导致国内外基坑安全事故频发。所以开展基坑风险评估与研究、加强基坑工程安全控制与管理是当务之急，其中地铁工程深基坑对于施工安全的要求更高。根据现有理论和实践结果，基坑工程的设计难度已从强度控制转向变形控制，而变形控制的关键是确定合理的变形控制指标，主要包含基坑周围地表沉降和围护结构的水平位移等。目前，对于基坑开挖引起的变形研究大部分集中于软土地区的深基坑开挖工程，而对类似青岛的土岩组合地层（上覆土层，下部为岩层）深基坑开挖变形的研究较少。土岩组合地区竖向岩土体性质变化剧烈，侧向位移和周边地表沉降特征显著区别于软土地区的基坑开挖工程，直接套用软土地区基坑开挖地表沉降和围护结构位移的控制指标必然会有偏差，而造成不准确的评估和不必要的浪费。因此，本研究定位于青岛土岩组合地层深基坑开挖的变形控制，且重点聚焦排桩这一最常见的支护型式。论文采用现场监测、数值分析、经验借鉴、科学统计等手段展开研究，主要取得以下结论与成果：第一，基于青岛地铁一期工程（3号线）汇泉广场站基坑的工程地质和水文地质条件，以及基坑的设计、施工方案，制定了详细的监测方案，对基坑周围地表沉降、管线沉降、桩体位移、地下水位、支撑轴力、土压力等项目实施了综合持续的监测。并利用监测数据，对基坑的变形和受力进行系统地分析，获得了基坑变形与受力的相关规律。第二，利用Plaxis2D数值模拟软件，建立基坑岩土层、支护结构的计算模型，通过计算分析获得了基坑的变形规律，数值模拟曲线与实测值曲线的形态和走势基本一致，最值出现位置相近。第三，探讨了排桩支护基坑的破坏类型及判定标准，以软土地区基坑变形控制指标为参考，结合青岛地铁一期工程（3号线）其余明挖基坑以及青岛土岩结合地层其他已完工的基坑工程监测数据，统计得出了提出了青岛土岩组合地层排桩支护深基坑工程围护桩体水平位移及地表沉降变形控制指标的初值方案以及基坑施工过程黄、橙、红三色预警指标体系初值方案。最后，本文从勘察、设计、施工、监测等方面给出合理化建议，有待在工程实践中进一步检验、完善该变形控制指标，建立更科学有效的安全评估体系和事故预警系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 研究背景和意义
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文研究内容
• 1.5 论文研究思路
• 2 基坑工程概况
• 2.1 引言
• 2.2 车站工程概况
• 2.3 工程地质条件
• 2.3.1 场地岩土地层条件
• 2.3.2 结构底板持力层
• 2.4 水文地质条件
• 2.5 特殊地质问题及其对工程的影响
• 2.6 基坑支护结构设计方案
• 2.7 本章小结
• 3 基坑监测设计及现场实测分析
• 3.1 引言
• 3.2 汇泉广场站基坑监测方案
• 3.2.1 基坑监测点布置
• 3.3 基坑监测成果分析
• 3.3.1 地表沉降规律分析
• 3.3.2 管线沉降实测数据分析
• 3.3.3 桩体测斜曲线分析
• 3.3.4 地下水位变化分析
• 3.3.5 支撑轴力分析
• 3.3.6 土压力变化分析
• 3.4 本章小结
• 4 基坑工程数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 Plaxis 2D 软件简介
• 4.3 基坑工程数值模拟过程
• 4.3.1 模拟剖面岩土体基本参数
• 4.3.2 建立模型及设置初始条件
• 4.3.3 分步施工计算设置
• 4.3.4 计算结果输出及简析
• 4.4 数值计算结果与实测数据对比
• 4.4.1 桩后地表沉降对比
• 4.4.2 桩体水平位移对比
• 4.5 本章小结
• 5 土岩结合基坑变形控制标准探究
• 5.1 引言
• 5.2 排桩支护基坑破坏及判定标准
• 5.2.1 排桩支护结构破坏类型
• 5.2.2 排桩支护破坏的判定
• 5.3 软土地区基坑支护变形控制指标
• 5.4 青岛地区排桩支护基坑变形数据统计
• 5.5 土岩组合地层排桩支护基坑变形控制指标
• 5.6 本章小结
• 6 结论及建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文