广深港客运专线福田地下车站基坑施工对周边建筑物的影响分析及控制技术.doc

摘要：新建广深港客运专线福田地下车站位于深圳市行政文化中心和高档商务区，基坑周边高层建筑集中，周围分布军用、民用众多管线，环境复杂，控制围护结构变形及对周边建筑物的影响是关键。对该基坑施工过程分别建立明挖顺作、盖挖逆作结构计算模型，对施工过程中的结构受力、变形及对周边建筑物的影响进行了模拟分析，并针对性地采取变形控制措施，保证了施工安全。 关键词：地下车站；深基坑；高层建筑；变形控制 1工程概况 广深港客运专线福田车站全长1?023?m，最深32．15?m、最宽78．86?m，站场规模4台8线。该地下车站基坑周边高楼林立，道路密集，工程地质、水文地质条件复杂。基坑周围相邻10多栋200?m左右的高层建筑，且距免税大厦仅为13．4?m，与地铁2号线、11号线垂直交叉。基坑开挖土石方183．3万m。 本文结合福田站基坑开挖工程，提出建立该车站基坑盖挖逆作和明挖顺作两大工法及周围建筑物状况三维模型，通过仿真分析计算，按施工步骤和顺序模拟实时对照分析计算深基坑变形和对周边建筑物的影响程度，及时提出加强监控的重点部位及相应技术措施，从而进一步优化基坑开挖和支撑体系施工方案。 2深基坑受荷分析方法 2．1盖挖逆作法结构分析计算模型 采用一次加载计算法和增量法全过程分析法分别计算，采用增量法计算得到的结果要比一次性加载计算法要大。就连续墙而言在顶板连接处两种方法得到的结果大致相同，但在中板连接处用全过程分析模型得到的侧墙弯矩在数值上要大很多，到了底板连接处，侧墙弯矩的方向甚至发生了变化。一次加载计算法不能够很好反映结构的实际受力性态。盖挖逆作法采用增量法原理对结构进行全过程结构受力状态分析，结果表明，在与板的结合部位出现了负弯矩，从设计角度来看，则需要在负弯矩一侧增加配筋，这与顺作法结构存在较大区别。一般经验而言，采用顺作法在基坑深度范围内连续墙墙身几乎全部为正弯矩。 2．2明挖顺作法结构分析计算模型 围护结构及支撑体系受力计算按施工过程进行。围护结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及路面荷载。施工阶段受力分析模拟了施工过程，遵循“先变位，后支撑”的原则。根据地质情况取不同地质钻孔，主要采用同济启明星深基坑支护结构设计计算软件FR?W?S?2006进行结构计算，并采用理正深基坑FSPW、大型岩土工程分析有限元软件Plaxis进行校核。对侧向水土压力，施工阶段采用朗肯主动土压力，黏土层采用水土合算，其他土层采用水土分算。 3施工过程结构受力变形及对周边建筑物影响的分析 3．1盖挖逆作施工过程结构受力变形分析 设计中选取D区中的关键断面对顶板和中板的型钢梁、支座施工采用数值模拟的方法进行分析(图1)，以顶板及顶板型钢在施工过程中的受力和变形特征为例进行解析。 盖挖逆作车站结构的主要受力构件常兼有临时结构和永久结构的双重功能。结构受力与施工方法、开挖步骤和施工措施关系密切，且荷载效应有继承性。 3．1．1顶板验算分析 根据分析模型和设计的要求，建立顶板为矩形图1盖挖逆作施工过程结构受力变形分析数值模型板的数值模型，并设定基本结构条件：顶板宽度为1?000?m?m，厚度为1?200?m?m，顶板混凝土强度等级C40，=19．10?N／m?m，纵筋级别H?R?B335，=300?N／m?m。计算结果如下： 1)顶板横向跨中最大弯矩设计值为2?772?kN·m，剪力设计值为84?kN。验算顶板正截面受弯承载力和裂缝宽度，截面承载力5?419．63?kN，正截面受弯承载力和配置钢筋均能满足要求。 2)顶板横向支座处弯矩设计值3?135?kN·m，剪力设计值4?012?kN。 3)顶板纵向跨中弯矩设计值1?033?kN·m，剪力设计值84?kN。 4)顶板纵向支座处弯矩设计值1?848?kN·1?1?3。以上2)至4)项验算的要求为顶板正截面受弯承载力和裂缝宽度。通过模型分析，截面承载力、正截面受弯承载力和配置钢筋均能满足要求。 3．1．2顸板型钢梁验算分析 1)纵向型钢梁验算分析 顶板纵向型钢梁截面为1?400?m?m×2?200?m?m，钢骨截面为800?m?m×1?600?m?m?x?40?m?m?X?40?m?m。采用LB?W型钢混凝土组合结构计算软件计算，得到最大弯矩为8?421?kN·m。 2)横向型钢梁验算分析 顶板横向型钢梁截面为1?400?m?m×2?500?m?m，钢骨截面为800?m?m?X?1?900?m?m?x?30?m?m?x?40?m?m，C轴处局部钢骨截面为800?m?m×1?900?m?m×30?m?m×60?m?m。计算得到最大弯矩为一39?334?kN·m。 3．2明挖顺作施工过程结构受力变形分析 3．2．1内力计算结果 计算得到的地下连续墙位移、内力包络图见图2。支点反力见表1。 3．2．2地表沉降计算 采用