【博士】既有軌道交通換乘車站改擴建工程基坑開挖變形預測及施工控制研究【2008】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：結構工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2008年　　當前，上海的地鐵建設正在處于一個高速發(fā)展階段，隨著城市交通的發(fā)展和地鐵線路的增多，在軌道交通網(wǎng)絡化建設中，不可避免地會出現(xiàn)越來越多的地鐵兩線交匯穿越或三線、四線交匯的地鐵車站。由于兩條線路經(jīng)常不是同期建設，對于地鐵雙線交叉處建成高效的換乘樞紐車站時，在修建過程中，不可避免地涉及到后建站對已建站的影響問題。軟土地區(qū)換乘樞紐擴建工程由于緊貼運營地鐵車站進行深基坑工程建設，工程施工中涉及的保護對象保護要求高、從而造成工程施工難度加大。正是基于此類工程在軟土地區(qū)的不斷增加，本文擬結合上海軌道交通換乘樞紐車站的建設實際，對施工中新老車站的變形規(guī)律、新建車站基坑施工變形預測以及施工過程中的變形控制方法等相關問題進行了較系統(tǒng)地分析、研究，所取得的成果對既有軌道交通換乘車站擴建工程的設計與施工具有重要的參考價值。主要的研究內(nèi)容如下：　　1．通過對現(xiàn)有的國內(nèi)換乘案例的總結，分析了平行換乘樞紐車站擴建和垂直換乘樞紐車站擴建的施工難點，闡述了換乘樞紐車站設計施工發(fā)展趨勢，得到了一些有意義的實用性結論?！　?．通過對上海市軌道交通換乘樞紐擴建工程——軌道交通4號線張楊路站施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得出平行換乘基坑變形的基本規(guī)律，指出平行換乘車站擴建施工最大特點是兩側地下連續(xù)墻水平向變形存在明顯的不對稱性3．通過采用平面有限元與三維有限元相結合的方法探討平行換乘車站新老基坑之間的間距對兩基坑的影響。得出緊鄰地鐵車站的基坑施工時，地鐵車站會產(chǎn)生明顯的遮攔作用。既有車站基坑的遮攔作用隨著平行換乘的間距加大而減小，當間距大于一倍的開挖深度時，即可認為夾心土層之間的側向土壓力系數(shù)恢復到正常狀態(tài)，可按通常的基坑開挖來計算兩側地下墻體變形?！　?．通過采用有限元方法分析了在既有車站上方擴建垂直換乘樞紐工程施工時對既有車站結構的影響，得出垂直換乘節(jié)點改建工程的施工控制措施及變形的基本規(guī)律，提出垂直換乘車站擴建施工重點是控制不同結構間的不均勻沉降，控制開挖卸載后既有結構的上浮，在既有車站上方擴建時，采用壓梁及抗拔樁進行荷載托換可以有效減少對既有車站的影響?！　?．換乘樞紐車站擴建工程的復雜性對開挖快速預測變形提出了要求，本文開發(fā)了一套用于基坑變形預測的軟件，可以滿足工程中快速預測數(shù)據(jù)走勢和預測具體數(shù)值兩方面的需要。對軌道交通4號線張楊路車站深基坑開挖全過程中地下連續(xù)墻的墻體水平變形、地表沉降和建(構)筑物沉降進行預測，并將預測值動態(tài)地應用到工程實施過程中，體現(xiàn)了第一時間指導施工的作用。　　6．根據(jù)控制論的基本思想，運用有關施工控制的基本概念，結合基坑施工的特點，基于時空效應與動態(tài)風險管理理論首次提出全局多步動態(tài)施工控制理論與方法。該智能控制系統(tǒng)整合了預警體系的建立、預警機制的啟動以及循環(huán)控制決策等特點，根據(jù)總的施工流程，設置多個控制點，不斷以新的邊界條件作為初始條件對后續(xù)施工方案進行指導，對可能出現(xiàn)的問題及時預報，對已出現(xiàn)的問題及時分折并提出改進建議，通過整個項目的動態(tài)監(jiān)控分析，使最終的結果控制在總體的預測范圍之內(nèi)。　　

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