地铁车站与周边地下空间一体化施工的数值模拟分析.pdf

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1、j≯霪地铁车站与周边地下空间一体化施工的数值模拟分析NumericalSimulationAnalysisofIntegralConstructionbetweenSubwayStationanditsSurroundingUndergroundSpace王巍上海建工四建集团有限公司上海201103摘要：利用MIDASGTS有限元软件，对地铁车站与地下空间一体化施工进行模拟分析。将分析模型与现场监测数据相结合，探讨了该模式施工对基坑围护体系、端头井、地铁车站及附近隧道的影响，总结了相关的变形规律，为

2、将来类似项目施工积累了丰富的理论与实践经验。关键词：地铁车站地下空间一体化数值模拟有限元中图分类号：U452／文献标识码【文章编号】1004—1201(2012)12—1181—03随着地下空间利用的不断增强，在已建地铁车站旁加建地下空间司空见惯，但这种模式具有较多缺点。在这种情况下，一种全新的建造模式应运而生——地铁车站与周边地下空间的一体化建造模式，即把地铁车站与周边地下空间相结合，统一设计、规划并施工的模式。由于上海软土地基的特性，对建造一体化车站尚缺乏相关经验，亟需深入研究。因此，本文通过对

3、示范工程的施工过程进行数值模拟分析，探讨一体化施工过程中的围护图1地铁站与地下空间平面关系示意图2基坑支撑及开挖分块酒店精楼区域地铁车站．办公楼区域体系、地铁车站及周边隧道的变形规律。自I}1工程概况磐地下娶2捌i商业8_开发区舅掌⋯霞地下，层携篪卜糯糍轨道交通7号线浦江耀华站综合开发项目是上海地铁车站与所在地块联合一体化商业开发的首个项目，基坑面厚Il∞薤础底板厚l40。{底板厚20。Ic凝±}厚2f鸿础底板积约20000m，围护体系为地下连续墙+4道水平混凝土譬有效长度95m厚嚣支撑。拟建的耀华

4、路地铁站从地下室中横穿而过，其中两边端头井先行施工完毕。图3地铁站与地下空间剖面关系示意本工程以地铁为界分南北2区，又可细划为A、B⋯CDE5个区，如下图所示。其中，A区为1幢26层办公楼，地下5井、地铁隧道及周边环境的位移情况，本文采用了MIDAS层；B区为地铁车站标准段，地下3层：C、D区为东西2幢酒GTS对基坑周边环境较复杂和变形最大的2个剖面分别进店，分别为23层和17层，地下均为3层。E区为商业群房，4行了三维有限元模拟，此外，还对东西2个地铁端头井及隧层～6层；所有区域地下室埋深均约21

5、m(图卜图3)。道的变形进行了模拟，数值模拟中考虑了基坑分步开挖工序和降水的影响(图4)。表1为模拟计算施工工况。2一体化施工的数值模拟分析2．1围护墙体的模拟分析及与实际监测数据对比为了研究基坑开挖过程中围护结构的变形和已建端头对数值模拟得出的云图(图5)进行分析可知，随着基坑开挖，围护墙体的变形逐步增大，在拆除第1道支撑时墙体变形达到最大，但当开挖到基坑底时，位移已接近最大作者简介：王巍(1981一)，男，硕士，工程师。通讯地址：上海市桂林路928号(201103)。值，在此后的换撑和拆撑过程中

6、，位移只有少量增长。对于收稿日期：2012—11-02所有围护墙体，最大位移发生在东南侧的地下连续墙上，竖建筑施工34卷第12期I1181头井当作已建成的情形作为条件进行模拟分析，未考虑端i囊：：头井施工时逐层开挖土方的过程，造成计算得到的坑内土：体隆起量较大，从而使得基坑底部以下的墙体向端头井内■誓■一部变形。I琏麓2．3地铁车站与隧道土体的变形模拟分析。一⋯由于基坑开挖会引起基坑周围土体发生变形，为了保图10地铁车站段及隧道区域土体的竖向位移证地铁隧道的安全，有必要对地铁盾构机穿越的土层进行变形

7、分析。由前文可知，地铁端头井的变形在拆除第1道支可达20mm，而墙后地铁隧道区域的土体主要表现为沉降，撑时达到最大，此刻的土体位移也应该达到最大。在东、西沉降量约为一15mm。地铁车站中段土体向上的隆起量较端头井长边的中间作剖断面切分土体，可以看出土体的水大，最大有34mm。平和垂直位移，分别如图9和图10所示。3结语通过利用有限元模拟分析一体化施工的全过程工况，_将所得数据与现场实际监测数据相比较，验证了该计算模型的准确性和科学性脚[。在此基础上，充分利用数值模拟：～一分析的优势，探讨一体化基坑施

8、工对围护体系、地铁车站及图9地铁车站段及隧道区域土体的水平位移隧道的影响规律，为类似项目的施工积累了丰富的经验。由图10可知，在地铁车站及隧道区域由于基坑开挖引参考文献起的侧向位移约在15mm左右，距离基坑越远则土体的侧【l】霍军帅，官全美，陈娟．坑中坑基坑围护结构变形特性分析[J】．土木建筑与环境工程，2011(S1)：139-142，208．向位移越小。由图10同样可知，距离基坑越近，土体向上[2]李云安，葛修润，张鸿昌．基坑变形影响因素与有限元数值模拟[J】．岩