【博士】既有軌道交通換乘車站改擴(kuò)建工程基坑開(kāi)挖變形預(yù)測(cè)及施工控制研究【2008】

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　　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： 2008年　　當(dāng)前，上海的地鐵建設(shè)正在處于一個(gè)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(luò)化建設(shè)中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)越來(lái)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(shè)，對(duì)于地鐵雙線交叉處建成高效的換乘樞紐車站時(shí)，在修建過(guò)程中，不可避免地涉及到后建站對(duì)已建站的影響問(wèn)題。軟土地區(qū)換乘樞紐擴(kuò)建工程由于緊貼運(yùn)營(yíng)地鐵車站進(jìn)行深基坑工程建設(shè)，工程施工中涉及的保護(hù)對(duì)象保護(hù)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(jié)合上海軌道交通換乘樞紐車站的建設(shè)實(shí)際，對(duì)施工中新老車站的變形規(guī)律、新建車站基坑施工變形預(yù)測(cè)以及施工過(guò)程中的變形控制方法等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了較系統(tǒng)地分析、研究，所取得的成果對(duì)既有軌道交通換乘車站擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)與施工具有重要的參考價(jià)值。主要的研究?jī)?nèi)容如下：　　1．通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)換乘案例的總結(jié)，分析了平行換乘樞紐車站擴(kuò)建和垂直換乘樞紐車站擴(kuò)建的施工難點(diǎn)，闡述了換乘樞紐車站設(shè)計(jì)施工發(fā)展趨勢(shì)，得到了一些有意義的實(shí)用性結(jié)論。　　2．通過(guò)對(duì)上海市軌道交通換乘樞紐擴(kuò)建工程——軌道交通4號(hào)線張楊路站施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)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(kuò)建施工最大特點(diǎn)是兩側(cè)地下連續(xù)墻水平向變形存在明顯的不對(duì)稱性3．通過(guò)采用平面有限元與三維有限元相結(jié)合的方法探討平行換乘車站新老基坑之間的間距對(duì)兩基坑的影響。得出緊鄰地鐵車站的基坑施工時(shí)，地鐵車站會(huì)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(dāng)間距大于一倍的開(kāi)挖深度時(shí)，即可認(rèn)為夾心土層之間的側(cè)向土壓力系數(shù)恢復(fù)到正常狀態(tài)，可按通常的基坑開(kāi)挖來(lái)計(jì)算兩側(cè)地下墻體變形。　　4．通過(guò)采用有限元方法分析了在既有車站上方擴(kuò)建垂直換乘樞紐工程施工時(shí)對(duì)既有車站結(jié)構(gòu)的影響，得出垂直換乘節(jié)點(diǎn)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(kuò)建施工重點(diǎn)是控制不同結(jié)構(gòu)間的不均勻沉降，控制開(kāi)挖卸載后既有結(jié)構(gòu)的上浮，在既有車站上方擴(kuò)建時(shí)，采用壓梁及抗拔樁進(jìn)行荷載托換可以有效減少對(duì)既有車站的影響?！　?．換乘樞紐車站擴(kuò)建工程的復(fù)雜性對(duì)開(kāi)挖快速預(yù)測(cè)變形提出了要求，本文開(kāi)發(fā)了一套用于基坑變形預(yù)測(cè)的軟件，可以滿足工程中快速預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)走勢(shì)和預(yù)測(cè)具體數(shù)值兩方面的需要。對(duì)軌道交通4號(hào)線張楊路車站深基坑開(kāi)挖全過(guò)程中地下連續(xù)墻的墻體水平變形、地表沉降和建(構(gòu))筑物沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)值動(dòng)態(tài)地應(yīng)用到工程實(shí)施過(guò)程中，體現(xiàn)了第一時(shí)間指導(dǎo)施工的作用。　　6．根據(jù)控制論的基本思想，運(yùn)用有關(guān)施工控制的基本概念，結(jié)合基坑施工的特點(diǎn)，基于時(shí)空效應(yīng)與動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理理論首次提出全局多步動(dòng)態(tài)施工控制理論與方法。該智能控制系統(tǒng)整合了預(yù)警體系的建立、預(yù)警機(jī)制的啟動(dòng)以及循環(huán)控制決策等特點(diǎn)，根據(jù)總的施工流程，設(shè)置多個(gè)控制點(diǎn)，不斷以新的邊界條件作為初始條件對(duì)后續(xù)施工方案進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)預(yù)報(bào)，對(duì)已出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)分折并提出改進(jìn)建議，通過(guò)整個(gè)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)監(jiān)控分析，使最終的結(jié)果控制在總體的預(yù)測(cè)范圍之內(nèi)?！　?

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