【博士】地鐵車站深基坑工程災(zāi)害評價與安全施工控制研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著城市化進(jìn)程的加快，地鐵建設(shè)的規(guī)模越來越大，隨之而來的地鐵深基坑工程的風(fēng)險和災(zāi)害也越來越多。近年來國內(nèi)外不斷發(fā)生地鐵深基坑坍塌事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，如何對地鐵深基坑工程的風(fēng)險進(jìn)行管理、減少工程災(zāi)害事故、保障地鐵工程安全施工已成為一個重要的研究課題。本文以上海地鐵10號線同濟(jì)大學(xué)站的深基坑工程為背景，運(yùn)用調(diào)查研究、理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬等手段，對地鐵車站深基坑事故發(fā)生的原因和破壞機(jī)理進(jìn)行分析，對地鐵車站深基坑工程的風(fēng)險災(zāi)害評估及安全施工控制管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要工作和研究成果如下：　　(1)總結(jié)了地鐵車站深基坑工程的特點，通過對國內(nèi)外92個地鐵基坑事故(險情)的研究，給出了地鐵車站深基坑工程事故(險情)發(fā)生的原因，并分析了地鐵車站基坑工程的破壞機(jī)理，得出了地鐵車站深基坑常見的破壞模式?！　?2)給出了軟土地區(qū)地鐵車站深基坑工程風(fēng)險等級定性評價標(biāo)準(zhǔn)和地鐵車站深基坑工程風(fēng)險災(zāi)害事故發(fā)生的概率等級、損失等級與風(fēng)險接受準(zhǔn)則。用工作分解結(jié)構(gòu)法(WBS)和事故樹法對同濟(jì)大學(xué)地鐵車站深基坑的風(fēng)險災(zāi)害進(jìn)行識別。用風(fēng)險矩陣法對該基坑各個風(fēng)險事故和各個風(fēng)險源的風(fēng)險等級進(jìn)行評價?！　?3)改進(jìn)了專家調(diào)查與模糊理論相結(jié)合的風(fēng)險災(zāi)害評估方法，綜合考慮被調(diào)查專家的權(quán)威性、專家本人對自己給出數(shù)據(jù)的確信性、風(fēng)險災(zāi)害事故各種損失的權(quán)重和各種風(fēng)險災(zāi)害事故的權(quán)重，并用該方法對同濟(jì)大學(xué)地鐵車站深基坑工程進(jìn)行災(zāi)害評估，得出該工程總體風(fēng)險度為O．742，置信水平2=0．9時風(fēng)險度范圍為[0．706，0．778]，根據(jù)制定的風(fēng)險接受準(zhǔn)則得出該基坑開挖與支撐階段的風(fēng)險等級為四級，與定性分析的風(fēng)險等級基本一致，屬于不可以接受風(fēng)險，必須采取恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)險控制措施?！　?4)制定了地鐵車站深基坑工程危險性評定的標(biāo)準(zhǔn)，將施工期的深基坑劃分為安全基坑、有危險點基坑、局部危險基坑和整體危險基坑。提出了一種新的基于模糊理論的地鐵車站深基坑施工期安全性評價的方法?！　?5)對同濟(jì)大學(xué)地鐵車站基坑圍護(hù)墻體的水平位移、墻后土體的地表沉降、圍護(hù)墻頂?shù)拇怪蔽灰萍八轿灰啤⒖油獾叵滤?、支撐軸力、立柱隆起的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)了基坑開挖變形的規(guī)律。用ABAQUS軟件對地鐵車站基坑的開挖進(jìn)行三維模擬，研究了長條形基坑開挖的空間效應(yīng)；用PLAXIS軟件對同濟(jì)大學(xué)地鐵車站基坑已開挖工況的位移和沉降進(jìn)行二維模擬，用反演分析方法得出基坑的土體參數(shù)，然后將該參數(shù)用于預(yù)報隨后基坑開挖的變形，并將計算結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)相對比，進(jìn)而驗證所取參數(shù)和模型的正確性。二維模擬與三維模擬的結(jié)果對比表明：對長條形地鐵車站基坑，除了端部具有較大的空間效應(yīng)外，基坑中部各斷面的變形相差不大，并且二維結(jié)果與三維結(jié)果也基本相同，將基坑中部的開挖用二維有限元模擬是可行的?！　?6)用PLAXIS有限元軟件對影響基坑變形的支護(hù)參數(shù)如墻體剛度、墻體插入比、支撐剛度、鋼支撐的預(yù)應(yīng)力、墻體與土體接觸面的設(shè)置、土體基底加固等進(jìn)行研究，用數(shù)值計算的方法驗證由風(fēng)險矩陣評價法得出的影響基坑施工安全的風(fēng)險因素，為設(shè)計優(yōu)化提供理論依據(jù)?！　?7)用模糊定量的方法對同濟(jì)大學(xué)地鐵車站基坑的圍護(hù)方案進(jìn)行比選，并從施工順序、支撐安裝、施工技術(shù)措施、交通組織和周邊環(huán)境保護(hù)等方面優(yōu)化了施工組織設(shè)計。分析了地鐵深基坑工程政府的應(yīng)急管理體系，給出了政府部門應(yīng)急預(yù)案和同濟(jì)大學(xué)地鐵車站深基坑工程項目部的應(yīng)急預(yù)案?！　?8)建議采用“建設(shè)單位組織驗收、施工單位質(zhì)量自檢、監(jiān)理單位檢查把關(guān)、咨詢專家技術(shù)評估、政府部門程序監(jiān)督、紀(jì)檢部門效能監(jiān)察、實物與行為并重、重大事故問責(zé)”的監(jiān)督管理模式，并提出了監(jiān)督管理模式進(jìn)一步改革的建議?！　∽詈螅瑢M(jìn)一步工作的研究方向進(jìn)行了簡要的討論?！　?

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