论文总字数：27046字

摘 要

近些年来，我国城市建设如火如荼，地面空间愈发狭小，为了充分利用城市有限的空间资源，各类用途的地下空间逐渐被开发利用且规模和深度不断加大。随着城市交通网络系统立体化发展与完善，地铁深基坑工程临近市政桥梁和高层建筑的现象频频发生。深基坑的开挖必将引起周围地基中应力场的改变，导致周围地基土体变形。而且在深基坑开挖深度及面积不断加大，所处环境愈加复杂，施工难度逐渐增强的趋势下，若对深基坑工程变形控制程度的研究不足，则极不利于周边建构筑物的安全，本文重点研究了深基坑开挖对邻近市政高架桥梁基础的影响。

南京地铁5号线盐仓桥车站地层上软下硬条件较为复杂，且周围风险源较多：建筑林立，管线错综复杂。本文以该工程为背景利用有限差分软件Flac3D对基坑围护结构、内支撑受力变形、基坑周围土体沉降、桥梁基础沉降侧移进行了预测和分析，并结合前人研究成果和规范等给出的桥梁墩台位移控制值针对性的进行不同方案桥梁保护措施的设计，通过对比加固效果提出较优的加固方案。

关键词：深基坑；复合地层；数值模拟；桥基加固

Abstract

In recent years, China's urban construction is in full swing, the ground space is getting narrower, in order to fully utilize the city's limited space resources, the use of various types of underground space is gradually exploited and the scale and depth are increasing. With the three-dimensional development and improvement of urban traffic network system, the phenomenon of subway deep excavation near Municipal bridge and high-rise building occurs frequently. The excavation of the deep foundation pit will cause the change of the stress field in the surrounding foundation and the deformation of the surrounding soil. The depth and area of deep excavation is increasing, the environment is getting more and more complicated and the difficulty of construction is increasing so far, if the research on the degree of deformation control of deep excavation is insufficient, it is very unfavorable to the safety of the surrounding buildings.

This paper focuses on the influence of deep Foundation pit excavation on the foundation of adjacent municipal elevated bridge. The soft and hard soil conditions are more complicated and the surrounding risk sources are more complex in the station of Nanjing Metro line Line 5, YanCang Bridge, such as high-rise building and the complex pipelines. In this paper, a finite difference software flac3d is used to forecast and analyze the retaining structure of foundation pit,the stress deformation of the inner support, the settlement of the soil around the foundation pit and the lateral displacement and settlement of the bridge Foundation, and the design of the bridge protection measures for different projects are given according to the control value of the bridge pier and abutment with the previous research results and specifications,A better reinforcement scheme is proposed by contrasting the reinforcement effect.

KEYWORDS: deep foundation pit；Composite Strata；Numerical simulation；Bridge foundation reinforcement

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1深基坑开挖对周围土体的影响规律 1

1.2.2深基坑开挖对桥基的影响研究 2

1.2.3桥梁基础加固技术的研究现状 3

1.3研究目的与意义 4

1.4研究内容、方法及思路 4

1.4.1研究内容、方法 4

1.4.2研究思路 5

第二章 有限差分软件Flac3d简介 6

2.1Flac3D程序简介 6

2.2Flac3D计算流程 6

2.3本章小结 7

第三章 地铁深基坑开挖对邻近市政桥梁的影响分析 8

3.1项目简介 8

3.1.1盐仓桥站概况 8

3.1.2工程地质概况 9

3.1.3水文地质 9

3.2三维数值模拟 10

3.2.1三维数值模型的确定 10

3.2.2等效地连墙及接触面的设置 13

3.2.3结构单元参数的选取 15

3.2.4边界条件及工况模拟 15

3.3数值结果分析 16

3.3.1基坑周边地表沉降 16

3.3.2地连墙位移 19

3.3.3基坑内撑受力 22

3.3.4桥梁桩基位移 27

3.4本章小结 33

第四章 保护设计 34

4.1加固模拟 34

4.2加固结果比较 35

4.3本章小结 37

第五章 结论与展望 38

5.1结论 38

5.2展望 39

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

1.1研究背景

近几十年来随着我国城市化基础建设进程的发展，城市地面空间已不能充分满足人们日益增长的生活和工作需要，诸如地铁隧道、地下商城及仓库、地下停车场、地下民房工事建筑设施等各类用途的城市地下空间的开发与利用成为了当前城市化建设进程的发展趋势和潮流。在城市建设过程中深基坑工程的数量和规模还在不断的增大，如超高层建筑物的深基坑、越江跨海隧道以及大型管道的探槽沟等，使得地下空间的技术理论水平和施工能力也随着项目的进行而蓬勃发展。与此同时城市建设如火如荼，城市空间愈发拥挤、建设用地日益紧张，越来越多的深基坑需要在城市建筑密集区内施工，而在设计和施工过程中的细小疏忽都可能会对临近桥梁、管线、建筑结构物等产生危害，甚至引发重大社会问题，因此基坑工程事故发生频率也在增加，而且基坑工程事故只要发生，就很可能造成重大的经济损失，严重影响人们的生命财产。市政道路桥梁和城市地下轨道交通系统都是城市交通网络系统中的重要组成部分，新建相临近的交通轨道在施工过程中总会影响到已存在的交通轨道，地下轨道交通中深基坑工程的施工建设便会对邻近市政桥梁的生命线工程-桩基础产生严重的不良影响。具体表现在两个方面，一方面，由于基坑开挖面积大，开挖较深，土体侧向位移较大从而对临近桥梁桩基施加水平推力，致使桩体产生附加弯矩、附加沉降、侧向挠度和附加应力，严重时甚至可以引发临近桥梁桩基屈服、断裂破坏，进而引起桩基所支撑的上部桥梁结构物的失稳或破坏；另一方面，土体较大的竖向沉降将会使得桩体产生负的桩侧摩阻力，导致桩身发生下沉现象，桩基的承载能力下降，特别是当桩基发生不均匀沉降时，由其支撑的上部结构也将会出现不均匀沉降现象，后果将不堪设想。

1.2国内外研究现状

1.2.1深基坑开挖对周围土体的影响规律

基坑开挖过程中基坑内侧土体开挖卸荷作用导致围护结构内侧承受的被动土压力不足以平衡外侧的主动土压力，因而发生侧向位移，与此同时位于基坑开挖面以下的被动区土体隆起，在这两者的共同作用下，坑外土体也随之产生相应的水平及竖向位移，其中对周围环境影响较为显著的是基坑周边土体沉降。同样，在基坑支护结构有效的前提下，基坑开挖对邻近市政桥梁的影响也主要体现为桥基的竖向沉降，水平变形几乎为零^[1]。

基坑开挖引起的坑外土体沉降形态有三角形和凹槽形两种，且均包括主影响区域和次影响区域。龙琦利用有限元软件分析对比了南京河西典型深厚软土层内基坑开挖各工况下的基坑周边土体的水平与竖向位移。他发现基坑外土体竖向位移的影响区域主要在距离围护结构6倍开挖深度的范围内，对于不同的工况最大值均发生在0.5-1倍的开挖深度处^[2]。

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