半逆筑法施工超大地鐵深基坑工程支護(hù)方案研究第1頁(yè)/共42頁(yè)第2頁(yè)，共41頁(yè)地鐵北京南站基坑工程地下二層地鐵四號(hào)線(xiàn)南站長(zhǎng)150.3m，寬125m，高度約10m；地下三層地鐵十四號(hào)線(xiàn)南站長(zhǎng)150.3m，寬30.9m，高度約8m。第2頁(yè)/共42頁(yè)第3頁(yè)，共41頁(yè)地鐵北京南站基坑工程地下一層國(guó)鐵基坑。采用1：1放坡；第下二層地鐵四號(hào)線(xiàn)基坑。開(kāi)挖深度9.214m，采用1：0.3放坡，土釘墻支護(hù)；第下三層地鐵十四號(hào)線(xiàn)基坑。開(kāi)挖深度8.53m，采用Ф1000@1500鉆孔灌注樁圍護(hù)，打設(shè)一道注漿錨桿進(jìn)行支撐。第3頁(yè)/共42頁(yè)第4頁(yè)，共41頁(yè)上海綠洲中環(huán)中心基坑工程綠洲中環(huán)中心基坑工程由7幢建筑地下室和地下車(chē)庫(kù)組成，平面基本為圓形，外徑約210m，基坑深8.3～9.7m。采用支撐形式為圓形桁架。第4頁(yè)/共42頁(yè)第5頁(yè)，共41頁(yè)南京地鐵新街口站基坑近期一號(hào)線(xiàn)地下三層，遠(yuǎn)期二號(hào)線(xiàn)地下二層，通過(guò)新街口圓形廣場(chǎng)地下呈“T”形相交。地下圓盤(pán)內(nèi)徑50m，基坑深23.53m。第5頁(yè)/共42頁(yè)第6頁(yè)，共41頁(yè)南京地鐵新街口站基坑第6頁(yè)/共42頁(yè)第7頁(yè)，共41頁(yè)

通過(guò)上述工程實(shí)例，在民用大型圓形基坑中，越來(lái)越多的采用了桁架環(huán)梁支撐體系，而地鐵工程由于其特殊性，其基坑支護(hù)形式主要以樁撐及樁錨為主，其基坑規(guī)模與民建基坑相比較小。第7頁(yè)/共42頁(yè)第8頁(yè)，共41頁(yè)工程概況本站為9號(hào)線(xiàn)與10號(hào)線(xiàn)換乘車(chē)站，其中9號(hào)線(xiàn)車(chē)站主體長(zhǎng)度為337m，10號(hào)線(xiàn)車(chē)站主體長(zhǎng)度為188m，

337.6m188m139m逆作京石高速公路八一廠(chǎng)西路六里橋客運(yùn)樞紐地下三層9號(hào)線(xiàn)車(chē)站10號(hào)線(xiàn)車(chē)站第8頁(yè)/共42頁(yè)第9頁(yè)，共41頁(yè)可以選擇的施工方案方案一：Ф800格構(gòu)式空間組合支護(hù)樁方案二：Ф1000樁+三層錨桿方案三：Ф800樁+三層桁架體系方案四：Ф800樁+中心島法方案五：Ф800樁+主體結(jié)構(gòu)逆筑法第9頁(yè)/共42頁(yè)第10頁(yè)，共41頁(yè)各方案比選比選方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)總體評(píng)價(jià)方案一：空間組合支護(hù)樁①適用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活②造價(jià)低①變形大②應(yīng)用研究少技術(shù)不成熟方案二：樁錨支撐①適用性強(qiáng)、技術(shù)成熟②造價(jià)低①變形大②卵石層可實(shí)施性差能滿(mǎn)足基坑支護(hù)目的，但實(shí)施困難方案三：樁+桁架內(nèi)撐①適用性強(qiáng)、技術(shù)成熟②控制變形好①?gòu)U棄工程量大①造價(jià)高能滿(mǎn)足基坑支護(hù)目的，但造價(jià)很高方案四：樁撐中心島法①技術(shù)成熟②控制變形好①施工縫多②僅能用于圓廳單獨(dú)施工，靈活性差能滿(mǎn)足基坑支護(hù)目的，但造價(jià)偏高，且適用性差方案五：樁+逆筑法①技術(shù)成熟②控制變形好①結(jié)構(gòu)矛盾②樁基礎(chǔ)施工困難能滿(mǎn)足基坑支護(hù)目的，但施工困難，且適用性差各方案綜合比較表

第10頁(yè)/共42頁(yè)第11頁(yè)，共41頁(yè)車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案換乘廳基坑－－半逆作法環(huán)板支護(hù)體系主體換乘廳采用“半逆作”環(huán)板支撐體系，其余部分為明挖法施工。

第11頁(yè)/共42頁(yè)第12頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳中板板、梁體系綜合換乘廳中板由于存在大量的樓扶梯開(kāi)洞，換乘廳中部區(qū)域無(wú)法形成規(guī)則的環(huán)形梁系,因此在保證外環(huán)大跨度（11.0m）成環(huán)的條件下，中部區(qū)域采用放射性梁系。

中板厚：500mm

中板梁：1200X1000mm車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案第12頁(yè)/共42頁(yè)第13頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳底板板、梁體系綜合換乘廳底板被地下三層的十號(hào)線(xiàn)車(chē)站切為兩個(gè)半圓形結(jié)構(gòu)。利用十號(hào)線(xiàn)地下三層側(cè)墻、兩個(gè)半圓形環(huán)梁,將半圓形換乘廳底板劃割成為三跨的單向板體系，受力特點(diǎn)明確。

底板厚：1100mm

底板梁：1400X2100mm車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案第13頁(yè)/共42頁(yè)第14頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳基坑圍護(hù)形式1.換乘廳基坑深18.6m

支護(hù)采用半逆作法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)：鉆孔灌注樁，

φ800@14002.十號(hào)線(xiàn)穿越段基坑深25.2m

與換乘廳相接段采用樁撐體系，鉆孔灌注樁，φ1000@1600

中段采用土釘支護(hù)。車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案第14頁(yè)/共42頁(yè)第15頁(yè)，共41頁(yè)施工步序施工步驟一施工步驟二第15頁(yè)/共42頁(yè)第16頁(yè)，共41頁(yè)施工步序施工步驟三施工步驟四第16頁(yè)/共42頁(yè)第17頁(yè)，共41頁(yè)施工步序施工步驟五施工步驟六第17頁(yè)/共42頁(yè)第18頁(yè)，共41頁(yè)施工步序施工步驟七施工步驟八第18頁(yè)/共42頁(yè)第19頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析采用ANSYS進(jìn)行建模，F(xiàn)LAC后處理分析計(jì)算范圍：水平方向取三倍開(kāi)挖直徑，豎向取二倍開(kāi)挖深度，計(jì)算區(qū)域：240×240×50.7m，巖土材料及鋼管柱采用zone單元模擬，鉆孔樁采用pile單元模擬，樁間噴射混凝土采用shell單元模擬，本構(gòu)模型采用Mohrc模型，模型共有個(gè)224640個(gè)zone單元，4688個(gè)結(jié)構(gòu)單元節(jié)點(diǎn)，計(jì)算量十分龐大。第19頁(yè)/共42頁(yè)第20頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析建模完成后的材料分組情況（整體模型）

第20頁(yè)/共42頁(yè)第21頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析?模型第21頁(yè)/共42頁(yè)第22頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析

土方開(kāi)挖前打設(shè)的鋼管混凝土柱第22頁(yè)/共42頁(yè)第23頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析

第一次開(kāi)挖后土體豎向變形云圖第23頁(yè)/共42頁(yè)第24頁(yè)，共41頁(yè)中板環(huán)板在基坑開(kāi)挖至地下二層時(shí)內(nèi)力圖換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析第24頁(yè)/共42頁(yè)第25頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析

中板環(huán)板在基坑開(kāi)挖至地下三層時(shí)內(nèi)力圖第25頁(yè)/共42頁(yè)第26頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析開(kāi)挖至底板位置后的環(huán)板結(jié)構(gòu)的最大主應(yīng)力分布圖第26頁(yè)/共42頁(yè)第27頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析樓板水平位移第27頁(yè)/共42頁(yè)第28頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析鉆孔樁和鋼管柱的差異沉降第28頁(yè)/共42頁(yè)第29頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析圍巖的塑性區(qū)分布圖第29頁(yè)/共42頁(yè)第30頁(yè)，共41頁(yè)換乘廳施工過(guò)程的三維仿真分析圍護(hù)樁的變形圖（mm）圍護(hù)樁的彎矩圖(kN·m)第30頁(yè)/共42頁(yè)第31頁(yè)，共41頁(yè)“增量法”原理增量法計(jì)算簡(jiǎn)圖第31頁(yè)/共42頁(yè)第32頁(yè)，共41頁(yè)“增量法”計(jì)算結(jié)果

位移包絡(luò)圖第32頁(yè)/共42頁(yè)第33頁(yè)，共41頁(yè)“增量法”計(jì)算結(jié)果

彎矩包絡(luò)圖第33頁(yè)/共42頁(yè)第34頁(yè)，共41頁(yè)“增量法”計(jì)算結(jié)果

剪力包絡(luò)圖第34頁(yè)/共42頁(yè)第35頁(yè)，共41頁(yè)內(nèi)力比較同時(shí)采用同濟(jì)啟明星和理正深基坑軟件進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果見(jiàn)下表計(jì)算方法最大位移（mm）單樁最大彎矩（+/-）(kN·m)單樁最大剪力（+/-）(kN/m)增量法16568/359564/330同濟(jì)啟明星14577/430382/352理正深基坑14.6523/460373/350“增量法”、“同濟(jì)啟明星”、“理正深基坑”內(nèi)力比較第35頁(yè)/共42頁(yè)第36頁(yè)，共41頁(yè)內(nèi)力分析結(jié)果本文通過(guò)對(duì)逆作部分的二次結(jié)構(gòu)及圍護(hù)樁等結(jié)構(gòu)的受力及位移等方面的計(jì)算，對(duì)綜合換乘廳施工過(guò)程得出了以下結(jié)論：（1）本文建立的FLAC3D模型正確有效，可以較為準(zhǔn)確的反應(yīng)換乘廳環(huán)形板帶的的受力過(guò)程，可對(duì)設(shè)計(jì)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題做定性分析。（2）通過(guò)分析，樁上的最大內(nèi)力不是發(fā)生在基坑已經(jīng)開(kāi)挖到底，而是發(fā)生在開(kāi)挖過(guò)程中，并且是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。（3）基坑附近的地表出現(xiàn)了輕微的隆起，隨著遠(yuǎn)離基坑，隆起量越來(lái)越小。（4）通過(guò)“增量法”及三維模型結(jié)果比較三維模型的樁彎矩最大值為,比二維小了24%,由于空間效應(yīng)造成的這種差異是符合理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的。（5）整個(gè)基坑工程在施工過(guò)程中滿(mǎn)足受力、穩(wěn)定性等要求。第36頁(yè)/共42頁(yè)第37頁(yè)，共41頁(yè)本論文的工程意義（1）基坑中間無(wú)支撐網(wǎng)蓋，使得大型挖土機(jī)械可直接進(jìn)入坑內(nèi)進(jìn)行大型土方挖運(yùn)，與其他內(nèi)支撐相比，土方開(kāi)挖的費(fèi)用可減小一半，工期縮短一半。（2）提供了80%的作業(yè)空間，便于地下施工，材料的吊運(yùn)不受限制，測(cè)量放線(xiàn)實(shí)現(xiàn)開(kāi)闊，有利于質(zhì)量和安全管理。（3）該體系將坑內(nèi)的水平推力通過(guò)桁架和環(huán)梁轉(zhuǎn)化為板內(nèi)軸向均勻受壓，變形性能優(yōu)異，整體剛度好，做到安全可靠與施工方便相統(tǒng)一。（4）結(jié)構(gòu)工程量小，基本無(wú)廢棄工程，支護(hù)總造價(jià)大幅降低。（5）特別適合大粒徑卵石地層等側(cè)向土壓力不大且不可打設(shè)錨索的基坑工程。第37頁(yè)