欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

GTS在地铁临基坑安全评估中的运用

338 2020-09-25 14:24:37


GTS在地铁临基坑安全评估中的运用

前言

城市中基坑开挖的工程环境非常复杂,往往紧邻一些已建建筑物或地下隧道地铁,已建的地铁隧道与基坑相互影响。而地铁车站和区间隧道结构是对变形要求极为严格的地下结构物。因此地铁作为一种人员密集的公共场所,通过有限元软件对安全程度进行评估是极为重要的



地铁安评的规范要求

 保护区范围




 评估方式



 影响分区


明挖、盖挖法外部作业的工程影响分区



接近程度判定标准


接近程度判定标准



 作业等级划分


外部作业等级划分


 监测项目


监测项目


 城市轨道交通结构安全控制指标


城市轨道交通结构安全控制指标





案例一:紧邻运营地铁站深基坑工程安全评估分析


案例建模

本案例从轨道结构安全保护的角度评估基坑开挖对既有轨道交通的影响,模拟基坑开挖过程,针对轨道交通的变形提出合理意见



案例分析

通过数值模拟计算分析,外部作业实施引起的地铁主体结构、AB 出入口变形在控制标准内,结构受力变化较小,地铁既有结构设计参数能够满足受力变化后承载力要求;但本基坑与 A 出入口连通道处单侧开挖,结构完全暴露,结构承受偏压荷载,产生的位移相对较大,施工过程中,须加强对 A 出入口结构的变形监测,必要时采取加设支撑等措施,严格限制其位移。综合判定基坑开挖对地铁结构安全造成的影响可控,可满足地铁安全运营的要求




案例二:基坑开挖及上盖荷载对下卧隧道结构的影响分析


 案例建模

该地下空间基坑位于地铁隧道正上方,基坑开挖、工程( 人工挖孔) 桩及上盖荷载施工对地铁隧道结构的影响为该工程的关键问题。为此,利用MIDAS /GTS 建立有限元模型,对实际的施工工况进行模拟




案例分析

采 用 岩 土 隧 道 结 构 专 用 有 限 元 分 析 软 件MIDAS /GTS 建立三维有限元计算模型,重点分析施工过程对下卧盾构隧道结构变形的影响。在建模时综合考虑了基坑开挖对周边地层及地铁隧道的影响,且考虑了地铁隧道结构的起伏以及隧道沿线的土层变化情况。采用 3D 实体单元对土体进行应力变形分析,采用 2D 板壳单元模拟基坑围护结构、隧道衬砌和地下室结构,采用1D梁单元模拟基坑支护结构体系


采用 MIDAS /GTS 建立工程桩及隧道三维有限元计算模型( 图 4) ,重点分析工程桩人工挖孔施工过程对临近地铁隧道结构变形的影响。人工挖孔桩紧邻区间盾构隧道结构两侧,桩施工对盾构隧道的影响主要表现为成孔成桩造成隧道周边土层应力改变,从而诱发盾构隧道结构变形和结构受力改变。 


图 5 为工程桩分段施工与隧道的关系图

基坑施工使隧道结构一侧的土体发生了水平卸载和竖向卸载,导致隧道产生了朝向基坑方向的水平位移和竖向隆起,且以水平位移为主。变形主要发生在隧道上方土体开挖阶段,即土体开挖至8.3m 深度 阶 段。其 中 竖 向 最 大 变 形 量 为 9.5mm,水平方向最大变形量为 3.2mm


采用 MIDAS /GTS 建立上盖转换梁及隧道三维有限元计算模型( 图 10) ,重点分析转换梁及上盖施工过程对临近地铁隧道结构变形的影响。隧道上方地下室结构施工和上方覆土等荷载通过盾构隧道上方转换板结构传递给盾构隧道两侧桩,同时隧道上方土层也分担部分荷载,从而诱发区间盾构隧道结构变形。图 11 为上盖转换梁与隧道的关系图



      


参考文献

[1]蒋礼平.紧邻运营地铁站深基坑工程安全评估分析[J].中外建筑,2020(05):179-181. 

[2]秦前波,方引晴.基坑开挖及上盖荷载对下卧隧道结构的影响分析[J].建筑结构,2012,42(06):107-111. 

[3]城市轨道交通结构安全保护技术规范. 中华人民共和国住房和城乡建设部. CJJ/T202-2013 . 2013