佛山地铁番村站基坑施工期稳定性分析文献综述

 2022-06-12 21:32:39

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1.1 引言

随着国家经济的快速发展，城市人口急剧增长，城市交通拥堵成为城市建设的重要问题。高层建筑和超高层建筑逐渐增多，地上空间日渐减少不能满足人们工作和生活的需要。地下空间的开发日益增多，基坑工程在地下商业街、地下停车场、地铁隧道、高层建筑等工程建设中日益增多。其中深基坑工程是地铁设计和施工过程中必须重视的问题。

在第一个五年计划期间，国务院决定建造北京第一条地铁，经过多年的努力于1965年7月1日开始动工，其路线贯穿北京城区，采用明挖法施工。近年来随着城市化进程的加快，除了北京、上海、广州、深圳、成都、杭州、武汉、南京、天津、长春、杭州、哈尔滨、长沙、郑州、福州、昆明、南昌、合肥等一二线城市已经建设了地铁，徐州、常州、佛山等三线城市也建设了地铁，还有许多城市地铁也在建设当中。照目前的形势看来，未来几十年是地铁建设的高峰期，许多城市规划了许多线路在如火如荼的施工中，截止2019年9月中国轨道交通运营里程达到了6333.3公里，预计到2020年全国城市轨道交通运营总里程将达6600公里。

通常地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、盾构法、浅埋暗挖法，明挖法以其施工技术简单、快速、经济，是比较常用的施工方法。明挖法在质量上较其他施工方法以及工期上有着一定的优势，但是还存着一定的不足，由于一定条件的限制施工需要的场地面积比较大，周围的交通和生活会受到一定程度的影响。如果处理的不好会对周围的建筑产生不利的影响，因此当不具备施工条件的时候就要采用其他的施工方法。盖挖法主要是对城市环境较为复杂不适合地上作业的时候，采用一些结构板等材料进行临时的结构设施保证周围交通的顺利进行，按结构施工顺序分盖挖顺作法和盖挖逆作法两种。浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗施工的一种方法，盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。

地铁车站的建设过程中产生了大量的深基坑支护设计和施工问题，这些问题是当前基坑工程的重难点问题，随着基坑开挖的规模不断增大，复杂的环境条件也对基坑自身的稳定与变形提出了更为严格的要求，深基坑施工的风险越来越大，稍有不注意会对邻近的建筑物以及其他各种设施造成巨大的经济损失和社会影响，因此如何维持基坑的稳定和变形是当前地铁建设必须解决的重要课题。

基坑工程是指为保护地面向下开挖形成的地下以下的空间在地下结构施工期间的安全稳定所需的挡土墙及地下水控制、环境保护等措施。基坑工程的事故也时有发生，唐业清[[1]]对大量工程事故进行深入的分析研究，对基坑工程事故的原因进行了统计，各项数据源如表1-1所示：

序号

发生事故的主要原因

发生次数

占总数的比例

(% )

1

工程勘察的失误

3

2.9

2

基坑设计失误

35

34

3

荷载取值错误

5

4.9

4

水处理不当

22

21.4

5

支撑结构失稳

4

3.88

6

锚固结构失稳

7

7

7

忽视基坑稳定性

6

5.8

8

施工方法错误

5

4.9

9

工程监测失误

1

0.97

10

工程管理失误

8

7.76

11

相邻施工影响

5

4.9

12

盲目降低造价

2

1.9

表 1-1 基坑工程事故原因统计表

表中可以看出由于设计失误导致肾基坑事故的有35次占总比例的34%，如果这其中加入荷载取值错误，忽视基坑稳定性等达到了调查总数的45%，由此可以看出有经验、有资质的单位进行设计是工程成功的重中之重。其次，由于施工方法错误、支护结构不稳定、工程管理失误、相邻建筑施工影响等诸多问题，引发了35次事故占总事故数的30%。由于截水、降水、排水等水处理不当的原因，造成了22次工程事故，占总调查数的22%。在一些比较复杂的地面条件，如上海等地的软土地基，需要特别注意。因此做好基坑的前期调查设计，以及基坑稳定性和变形的模拟设计和监测是十分重要的。

1.2基坑变形研究现状

1.2.1国外的研究历史与现状

20世纪30年代Teraghi发表了渗透固结理论，第一次科学地研究了土体的固结过程提出了土力学的有效应力原理，他发表了世界上第一本土力学专著被公认为是进入现代土力学的标志。随后Teraghi和Peck等人在从事基坑工程问题研究的过程中，提出了用总应力法来估算出基坑开挖稳定性以及支承荷载的情况，现在该理论仍然在使用中。

20世纪60年代，Peck[[2]]在研究了大量基坑数据后，绘制出基坑外土体沉降情况的大致地表沉降图，他认为施工引起的地面沉降是在不排水的条件下产生的，从而假定地表沉降槽体积等于地层损失面积，如今这个公式成为估算沉降槽的经典公式。

Clough和Orsquo;Rourke[[3]]通过研究施工引起的原位墙移动，将基本挖掘和支撑过程的影响与辅助建设活动等因素造成的影响分开。考虑了运动对结构的影响。将在以前的文献中所给的选择的最大运动和位移剖面的趋势上进行精化。以另一种形式给出信息，以提供可用于设计预测的工具。Clough和Orsquo;Rourke基于几个案例历史，提出在砂土或硬粘土中进行开挖时，无量纲沉降剖面为三角形，最大地表沉降将出现在墙体处。对于软粘土到中等粘土的开挖，无量纲沉降剖面为梯形，最大沉降通常发生在离墙一定距离的地方。该方法旨在为墙后可能的地表沉降提供一个保守的包络线，可以估计不同距离下的沉降。

Vaziri[[4]]建立了符合传统的极限平衡法和有限元法的柔性挡土墙分析的数值模型，它克服了之前的许多限制。采用类似于边界单元模型的方法，用一系列弹性梁单元表示墙体刚度，将弹性梁单元的刚度与预应力杆件和土体的刚度相结合，形成整体刚度矩阵分析了影响柔性挡土墙土压力分布和变形的因素。

Wong[[5]]通过对新加坡高速公路隧道施工涉及的深基坑开挖工程，介绍和评价了深基坑的施工情况。这些挖掘是在混合土壤剖面上进行的，软土层覆盖着残留土壤和风化岩石的硬土。对深基坑在混合剖面上的情况进行了分析，将侧重点放在了侧壁挠度、支承荷载和土壤沉降等方面。对于软土层(包括填土层或表土层)的总厚度小于开挖深度的60% (h lt; 0.6H)的覆盖硬土，最大侧墙移动一般小于H的0.35%，在所有情况下最大的土壤沉降一般少于H的0.2%。当软土层的组合厚度小于开挖深度的90%时，覆盖在硬土上的地表沉降最大值和墙体水平位移最大值一般分别为0.35%和0.5%，当软土层的组合厚度小于时，则正好分别为0.2%和0.15%。

在基坑开挖过程中，通常采用有限元法可以较准确地预测支护墙体的挠度。然而，对开挖引起的地表沉降的预测不如对墙体挠度的预测。在这种情况下，经验方法有时能较好地预测地面沉降。Pio-Go Hsieh and Chang-Yu Ou[[6]]根据墙体变形的特点，通过几个在不同地区具有主要粘性地下条件的案例进行评估，提出了一种计算拱肩和凹形剖面沉降的方法。得出对于凹形沉降剖面，Clough and Orsquo;rourke的方法对沉降包络线有较好的估计，但忽略了二次影响区沉降。该方法与现场实测结果吻合较好，适用于软粘土和硬粘土。提出的方法的可靠性取决于最大侧壁移动和最大地表沉降估计值的准确性，用数值计算的方法可以得到最大的墙体挠度。

Ou[[7]]等人提出了一种用于深基坑开挖分析的非线性三维有限元方法，将模拟开挖过程的技术和分析方法输入计算机程序，对程序的准确性进行计算。在不影响分析精度的前提下，尽可能减少元素和节点的数量，进行了一系列研究使得三维分析在计算上和经济上都是可行的。通过对一个典型的软-中粘土底土基坑工程的分析，详细研究了弯角的存在对基坑变形行为的影响。通过一系列的参数化研究，建立了基于二维有限元结果的基坑三维最大挠度估算的初步关系式，分析结果与实测结果吻合较好。

1998年Bose[[8]]用有限元法对不排水情况下的深基坑支撑断面进行参数化研究，模拟了层状土的顺序开挖和支撑安装过程。利用修正的剑桥模型本构关系对土壤非线性进行了修正，对基坑开挖中涉及的一些参数进行了综合研究。研究得出增加壁长超过稳定所需的减少其脚趾的挠度，不会大幅影响变形以上的最终支柱水平状况。开挖宽度对土墙变形有影响，横墙的侧向力平衡没有改变，支撑预应力对支撑切口的性能也有显著影响。

1.2.2国内的研究历史与现状

我国的基坑工程与发达国家相比，虽然起步较晚，但后期也经历了长足的发展，某些领域也达到了世界先进水平。1937年黄文熙建立了我国的第一个岩土工程的实验室，这标志着我国岩土工程的幵始，同时也开授也岩土力学课程。1949年以后新中国的基础设施建设迅速发展，同时也带动了土木学科的发展，改革幵放以后，我国经济迅猛发展，地下工程和基础工程项目不断涌现，为了满足工程的实际需要，我国的基础工程的研究和书本不断涌现。二十一世纪以后，我国大多数城市组织编写了有关基坑工程的地方性规范法规，总结了基坑工程发展的经验教训，国家相关部门将各地区的经验加以汇总，颁布了一些行业性的规范、法规等，进一步约束业规范，使得工程质量和研究迅速发展。

唐孟雄，赵锡宏[[9]]将基坑开挖引发的地下连续墙变形和受力进行分析，建立了基坑开挖挡土墙的有限元模型，将基坑开挖中的地下连续墙作为支承在弹性地基的模型，将土压力假定为位移的函数，考虑到了基坑分步开挖以及支承过程，也考虑到了支撑预加轴力的作用以及土体之间相互单元的影响。计算出开挖面任意位置挡土墙的变形和内力分步以及支承的轴力，使地基的柔度能充分的得到体现，并且把土体之间的相互作用考虑进去，克服了位移不连续的假设。

郭玉荣[[10]]等人基于基坑开挖中土体和挡土墙结构非线性相互作用的情况，提出了一种分析挡土墙结构受力与变形的地基反力法，能较好地模拟基坑开挖的施工顺序和基坑施工的支护内力和变形，该方法比弹性地基梁法更能准确地反映支护结构的位移和变形。

宰金珉,梅国雄[[11]]根据土压力的数值随挡土墙位移刚度和位移的改变而改变的现象，将位移考虑进土压力模型 ，并且将位移考虑进朗肯土压力理论，推导出符合位移变化的朗肯土压力理论。又通过土压力随时间而变的展规律，提出了考虑时间效应的土压力计算方法。最终将这两种计算方法相结合，提出了考虑变形和时间效应的土压力计算方法。

王立忠[[12]]通过对过程特性易受扰动的天然土体的研究，基于天然土体扰动的研究基础上，提出了一种修正扰动土压缩曲线的新方法。然后结合天然结构性的土体，对现场扰动程度的评价进行了探讨。并且考虑了土体在加载过程中结构强度随深度的变化和压缩性的变化，分析了场地扰动引起的附加沉降和扰动土的压缩特性，研究得出该方法能较好地预测由于场地扰动引起的沉降。

天然结构性土体在工程实践中易受扰动，导致结构强度降低，工程性质改变。这种施工过程中土体受到的原位施工扰动有别于现场取土、应力释放等引起的试样扰动；在天然土体原位扰动机理的分析研究基础之上，提出了针对原位扰动土的折线形原位压缩曲线。根据天然结构性土体 e–lgp＇曲线以结构屈服应力和转折应力为界的分段特性，考虑加载过程中压缩性的变化，结合工程实例的计算，讨论施工扰动度的评价，介绍如何利用原位压缩曲线以及扰动后土体的压缩曲线计算地基的最终沉降，分析原位扰动引起的最终沉降变化规律。结果表明此方法合理地预测了施工扰动对最终沉降的影响。

随着城市软土地区建筑密度的增加，深基坑工程周边大量建筑物。这对深基坑开挖造成了严格的环境约束。李进军[[13]]等人发现在深基坑工程设计中，必须考虑开挖所带来的附加变形能满足周边建筑物变形和沉降的要求。因此，除强度控制外，基坑设计还受到变形控制的制约。通过对邻近建筑物的深基坑进行计算分析，提出了相应的有限元计算分析方法。针对桩基础与浅基础不同的工程情况，对开挖引起的附加变形进行了计算和分析。并与现场试验结果进行了对比分析，验证了计算分析的必要性和可靠性，为类似深基坑工程的设计和施工提供了参考。

黄传胜[[14]]分析了地铁燕塘站深基坑施工的特点和难点。提出了地铁燕塘站深基坑开挖部分采用地下连续墙与内支撑相结合的支护方案的施工方案和监测方案。在施工过程中不断对深基坑变形进行监测。并且对深基坑开挖进行了三维数值分析，深入研究了模型的尺寸效应和空间效应，确定了模型的最终尺寸。分析了桩与墙的水平位移、支撑轴的强度、位移以及施工工序对深基坑变形的影响，研究发现周边地表变形与现场测量值吻合较好，并且分析了深基坑变形的影响因素。

胡敏云[[15]]等人根据深基坑围护桩的工作特点，分析了围护桩在基坑开挖中的拱效应。分析了土体，隔层挡土桩的侧壁土压力由直接土压力和直接土压力两部分组成，提出了主应力拱法计算土压力的原理，得出的结论可以推广应用于其他形式的支护形式，对其他形式的土体情况应推导相适应的公式。

郑刚，李志伟[[16]]研究了不同围护结构的基坑变形对周围建筑物的影响，采用Plaxis 3D Foundation对围护结构发生悬臂、踢脚、内凸和复合变形形式进行距基坑开挖深度的地表沉降曲线，以及建筑在基坑开挖产生的挠曲变形等进行分析。得出当围护结构发生悬臂式变形时，距离基坑较近的建筑物会产生较小程度的下凹挠曲变形；对于踢脚、内凸或复合变形的基坑开挖时，邻近的建筑物将发生明显的下凹变形，并且变形程度随着沉降槽附近抗侧土体沉降值的变化而变化；当围护结构发生踢脚或内凸变形时，邻近建筑物的下凹变形最为明显，产生明显的墙体拉应变，这种情况对周围的建筑物是十分不利的。

刘之葵[[17]]通过对深基坑工程中土压力水土合（分）算，工程勘察方以及原位测试结果等问题进行分析，对传统土压力计算中的缺陷进行讨论。提出水土合算计算土压力，c，phi;值采用总应力强度指标；水土分算计算土压力时采用有效应力强度指标，改变传统的勘探方式，增加基坑工程的钻孔密度和取土数量能够使支护结构更加安全合理。

胡琦和许四法[[18]]等人通过对典型软黏土和软黏土扰动土的室内单元试验，分析了扰动对软黏土及其工程特性的影响。使用结果显示，软黏土的工程性能与其结构和应力状态有关。由于施工的扰动，破坏了土体结构的屈服应力，导致土体的压缩性增加强度下降。深基坑开挖会引起软土地基的扰动，降低地基土强度，增加地基变形，加剧施工对周围环境的影响。分析得出当地基土受到扰动时，围护结构和附近地铁隧道结构的受力变形将加速，直至发生破坏。

唐丽云[[19]]等针对车辆荷载引起的洞壁倾角变化问题提出了一种改进的方法分析车辆荷载对深基坑支护结构的影响，根据库仑土压力理论计算了断裂质量的自重。参照破裂棱体平衡关系式，通过循环迭代得到破裂角的收敛值，并根据破裂角计算出新的土层厚度。以某城市地铁车站基坑为例，通过仿真比较了传统方法和改进的等效层法对基坑支护结构的影响，得到了基坑水平位移曲线。结果表明，断裂角的变化会引起土层等效厚度的变化，从而影响计算精度。

基坑开挖会引起周围土体的沉降，为了减少沉降对周边建筑以及环境的破坏，采用多种方法控制围护结构的变形。张启斌[[20]]等人以某地铁车站深基坑为例，比较了不同支护方式下的地面损失，如调整内支撑和围护墙体刚度、加强基坑土体强度等。通过计算机模拟和对比分析，找到了最经济的基坑支护和加固的方法。

一般来说在不存在固结沉降的情况下，开挖引起的地表沉降受开挖深度、施工程序、开挖支护体系等多种因素的影响，这些因素也会影响墙体的挠度。根据侧向变形分析结果得出的墙体变形的大小和墙的挠度来预测地表沉降似乎是合理的。1988年Bowles[[21]]提出了一种预测开挖引起的拱肩型沉降剖面的方法，先估算侧墙挠度，然后计算土体侧移体积，最后用1966年Caspe提出的方法估计影响区。

Michael Long[[22]]通过世界上300个深基坑引起的墙体和地面移动的工程案列，使用大数据库来研究一般趋势和模式。利用该数据库重新评估Clough等人(1989)绘制的预测墙体移动的图表，以及来检查系统刚度的不同表达式。通过对世界范围的内的大型挡土墙和由于开挖引起的地面移动的工程案列，分析得出土体较硬的挡土墙，最大横向运动值通常在0.05 ~ 0.25 开挖深度之间。最大垂直沉降值通常较低，通常在0 ~ 0.20%开挖深度之间。在支撑、锚定或自顶向下系统的性能方面没有明显的差异。在支撑、锚定或自顶向下系统的性能方面没有明显的差异。实验的数据表明在许多情况下，不太坚固的墙可能会表现出同样的性能，而世界范围内的设计实践可能会有些保守。

1.3基坑稳定性研究现状

Boonchai Ukritchon[[23]]等人通过对软粘土中基坑开挖支撑的不排水稳定性进行分析，总结了计算精确稳定数严格上下界的数值极限分析公式，包括各向异性屈服、典型的胶结粘土和墙体弯曲破坏。支撑层的计算将实际破坏条件限制在plusmn;5%以内，并强调了现有基础稳定性方程的局限性。通过分析，阐明了墙体埋设和弯曲能力对基坑稳定性的影响，将各向异性极限分析的预测结果与嵌入墙体的非线性有限元破坏预测结果相匹配，在剪切应变0.6-1.0%范围内仔细选择动员强度。利用两个实例应用突出了数值极限分析在模拟真实的土壤剖面和侧土支持系统中的实用性，同时强调了对不排水强度参数进行仔细选择的必要性利用来自现场叶片或实验室简单剪切试验的各向同性强度参数，也获得了可靠的稳定性预测数值。

卢玉林[[24]]等人通过渗流与应力场之间的耦合作用分析深基坑边坡的稳定性，之后采用有限元强度折减法分析边坡渗流耦合作用下应力位移的计算以及边坡稳定性的影响因素。研究表明耦合法的数值比不耦合法更高，与基坑边坡实际变形情况更为接近，论证了耦合模式的合理性。随着宽度、倾角等因素的变化，基坑两级边坡的滑动面从单一面向双滑面变化，并且滑动区域将随倾角的增加而减小。分析得出耦合作用引起的底部坡体变形要比上部坡体小，水的作用限制了土体的横向变形，减小了坡体的下滑，研究的成果为多级边坡的渗透破坏的情况提供了新的参考。

陈阳，赵文[[25]]等人以某地铁车站基坑为研究对象，基于现场监测资料，对基坑的水平位移、侧向位移及周围土体沉降和基坑稳定性进行了研究。得出了基坑支撑体系位移和周围土体变形随开挖时间和开挖深度的变化规律。在研究区建立了二维有限元模型，分析了桩后土体的应力重分布和支承结构的内力。数值计算结果与现场监测数据吻合较好。研究得出基坑长边桩顶位移是侧向的三倍;桩侧最大位移发生在基坑开挖深度的一半。开挖排水引起的地表沉降范围为基坑开挖深度的三倍，周边土体变形最大。结果表明，内支撑体系能有效地提高基坑的稳定性。

李常茂，薛晓辉和刘盛辉[[26]]三人采用尖点突变理论和Spearman秩检验对基坑稳定性进行了分析，利用模型去除基坑原始变形的相关性并研究稳定性对基坑稳定性分析结果的影响，最后用灰色模型验证了稳定性分析的正确性。研究表明尖点突变分析所得的稳定性结果与Spearman秩检验的结果吻合较好，说明基坑稳定性分析结果趋于稳定和安全。

李泽和胡政[[27]]等人将极限分析上界定理、有限元离散化和数学规划相结合的方法研究了基坑的稳定性。首先，采用三角形有限元法对基坑的土体进行离散。然后根据上界定理，建立了满足公共边速度不连续性的塑性流动约束条件、三角形有限元的塑性流动约束条件和速度边界条件的运动容许速度场。建立了基于内外能量平衡方程的目标函数，建立了挖掘分析的上界方法数学规划模型。利用优化算法求解数学规划模型，得到极限荷载和安全系数的上界解以及破坏机制。最后，分析了土体剪切参数、支护结构深度和失稳深度对基坑整体稳定性的影响。

肖坚和罗晓辉[[28]]对软土边坡基坑稳定性进行分析，采用强度折减有限元法对典型的软土基坑稳定性进行了分析。同时初步探讨桩和土的共同作用对基坑稳定性的影响，研究得出坡率法不能保证基坑边坡的稳定性，考虑桩和土共同作用时基桩对周围环境会产生一定影响。

李忠超[[29]]等人对软黏土中深基坑稳定性进行分析，使用常规的方法和有限元强度折减法来计算软土中一个失败的深基坑的稳定性安全系数FS，通过比较不同土体强度参数和方法下开挖土体的FS，得出了不同土体计算指标的差异，结合前人的研究对各种计算方法进行了分析，研究结果表明无论是应用经验公式法还是有限元强度折减法， 采用不排水抗剪强度指标计算得到的基坑稳定性安全系数均比较接近 1.0，而采用土体内聚力和内摩擦角强度指标得到基坑稳定性安全系数均远大于 1.0。

基坑稳定性分析是基坑设计的重要组成部分，常用的基坑稳定性分析方法忽略了岩土参数的可变性，难以确定基坑的安全稳定系数。理论分析结果与实际情况有很大出入。针对上述问题，马俊[[30]]提出了一种基于非线性随机有限元加速度收敛算法的基坑稳定性分析方法。基于 Drucker-Prager准则，建立了基坑土的本构模型。以土体的屈服函数为随机变量，分析基坑支护结构与土体的相互作用机理。基于这种相互作用特性，推导了基坑支护结构稳定性分析的破坏函数和最危险滑动面计算模型，推导了界面失效函数对各随机变量的偏导数。通过有限元程序对其进行迭代求解，得到了基坑的稳定性安全系数。实验结果表明，该方法合理可行，理论分析结果与基坑状态的实际情况相吻合，有效地减少了有限元程序的迭代次数。

李泽和胡政[[31]]等人通过有限元离散方法、塑性极限分析上限定理和数学规划相结合的方法研究基坑的稳定性，首先采用三角形有限元法对基坑的土体进行离散，然后根据上限定理建立满足共面速度不连续性的塑性流动约束条件、三角形有限元的塑性流动约束条件和速度边界条件的运动容许速度场。在内外部能量平衡方程的基础上建立目标函数，建立挖掘分析的上界方法数学规划模型。利用优化算法求解数学规划模型，得到极限荷载和安全系数的上界解，最后分析了土体抗剪参数、支护结构深度和开挖深度对基坑整体稳定性的影响。

1.4基坑支护研究现状

赵利益，蔡伟铭[[32]]采用三维有限元分析对基坑开挖的支护结构以及邻近土体的位移和应力进行分析，用空间八节点或二十节点等参元将基坑和支护结构划分为近区图、远区土和支护结构三个部分。根据计算精度和施工状况，将基坑开挖过程划分为若干段进行计算，每个阶段的荷载增量采用比列加载的方式进行分析。分析得出在距离基坑一定位置处有明显的沉降是造成距离基坑较远处的建筑物开裂的原因所在。

帅红岩[[33]]等人采用线性弹性有限元法对武汉市永清商业区A5区块深基坑连续墙和环形支护的实际开挖进行了数值计算，考虑支护结构、内支撑结构和深基坑土体空间的相互作用。模拟了深基坑施工中开挖、加支护和撤除支护过程中位移和内力的变化。对计算结果与实际开挖监测数据进行了分析比较，总结了地下连续墙和环形支架开挖过程的特点，为工程进一步优化提供技术支持。

任望东和张同兴[[34]]等人采用有限元方法，研究了由双排桩和单排桩组成的多层围护结构的破坏模式和稳定性。参数研究进行进一步分析单列桩的长度的影响,两级之间的距离保持桩和深度两个层次的多级围护结构的稳定性结果表明,单列保持桩的长度可以产生显著的影响在推翻稳定当长度超过一定长度。只有当两级支护桩之间的距离小于开挖深度时，才会对倾覆稳定性产生显著影响。两级支护桩的深度比对倾覆稳定性的影响与桩间的水平距离有关。

林子晔[[35]]在分析国内外深基坑的特点和发展现状的基础上研究复杂地质条件下深基坑工程的支护问题，以徐州地区的工程实例为研究对象，对复杂地质条件下深基坑支护结构的设计与施工技术进行了研究，并且对基坑支护进行了设计。采用“两支斜撑联合开挖”的设计方案，基坑开挖采用MIDAS/GTS。通过数值模拟分析了基坑开挖过程中周围土体的变形和构件的受力情况，验证了该支护技术在基坑支护中的可行性。分析结果为深基坑开挖提供了准确的预测和合理的建议，对类似工程的建设具有很好的指导作用。

亚琛[[36]]用深基坑支护中的一段为研究对象，采用强度折减法(SRM法)对基坑边坡进行数值模拟分析，采用Midas GTS形成对应的有限元分析模型。通过对比无支护和有岩土钉支护条件下基坑边坡的安全系数、整体变形和最大剪切应变云图，对基坑边坡的整体稳定性和支护效果进行了分析评价，研究结果可为相似基坑工程的稳定性分析和设计提供参考。

肖武权，冷伍明[[37]]研究了深基坑支护体系方案的优化设计方法和深基坑支护方案的详细计算与设计，采用多目标决策模糊集分析和层次分析法，优选出具有多属性和模糊属性的支护系统优化方案。通过选择决策变量、目标函数、约束条件(即强度、尺寸、位移等)和优化算法，对所选程序的详细结构进行优化，使施工成本最小化。利用Matlab 6.5软件，可以很容易地求出非线性约束的最小值。研究表明，在选择支护方案和确定细部结构两方面均取得了较好的效果。

王海旭[[38]]研究了平面支撑结构的冗余和土钉支护基坑的凸位置，指出采用构件拆除法和Frangopo公式可以对平面支撑结构的冗余度很好地进行评估，并对平面支撑结构进行优化，提高其承载能力冗余度和刚度冗余度。在对土钉支护基坑阳角的冗余度研究中发现，利用腰梁对土钉阳角进行加固能够有效控制危险位置位移，转移冗余荷载，增加荷载传递路径即能够提高支护体系冗余度。

张运良[[39]]研究各类基坑支护形式的特点，利用非线性有限元软件ABAQUS建立了相应的数值模型。通过对比不同支护方式基坑开挖后变形的差异，总结出不同支护类型的变形规律，为基坑开挖的设计和监测测量提供参考。

陈瑞敏和杨廒葆[[40]]从安全性和可行性、施工便捷性、经济合理性和环境保护四个方面进行考虑深基坑支护的方案，为了选择最佳的深基坑支护方案,采用层次分析法来判断不同的基坑支持方案,并通过建立评价层次模型,把复杂的问题简化,并用最大特征根方法的每个因素的权重矩阵值，最后采用模糊综合评判法计算权重值。定量的综合评价结果为深基坑支护方案的选择提供了依据，并且通过对比各种现场支护方案，分析了该评判方法的科学性和实用性。

3.本文的研究内容

本文以佛山地铁番村站地铁车站基坑为研究对象，对基坑施工期变形特性及对周围环境的影响，包括地下连续墙的变形，支护结构的受力变形情况，基坑周边地表沉降情况等进行模拟分析。主要的研究内容包括：

（1）通过阅读已有的国内外文献，熟悉基坑工程的特点，了解基坑施工的基本思路，对基坑工程的研究现状进行总结和概况。

（2）掌握岩土类专业有限元软件Plaxis进行建模分析工程实例和使用方法，并且对数值的可靠性进行验证。

（3）分析本文的研究结果，得出结论，并且为之后的基坑工程研究提出一些建议。

参考文献

  1. [] 唐业清.深基坑工程事故的预防与处理[J].施工技术，1997，1:5 uarr;

  2. [] Peck, R. B. (1969). Deep excavations and tunneling in soft ground.Proc., 7th Int. Conf. Soil Mech. Found. Engrg., 225-281. uarr;

  3. [] Clough G W Conference on O#39;Rourke T D. Construction induced movements of insituwalls[C]// ASCE Design and Performance of Earth Retaining Structures, Geotechnical SpecialPublication No. 25. New York, 1990, 439-470. uarr;

  4. [] Vaziri，H.HNumerical study of parameters influencing the response of flexible retaining wall.Canadian Geotechical Journal,1996,33:2357-2376. uarr;

  5. [] Wongih,Poht. Y,Chuahl. Performance of excavations for depressed expressway[J]. GeotechniqueAnd Geoenvironment Energy，1997，123(7)：617-625. uarr;

  6. [] Pio-Go Hsieh and Chang-Yu Ou.Shape of ground surface settlements profiles caused by excavation[J].Geotech,1998,1004-1007 uarr;

  7. [] Chang-Yu OU,l Associate Member, ASCE, Dar-Chang Chiou,and Tzong-Shiann Wu.Three-Dimensionak final elemnt analysis of deep excavations [J]. Geotech. Engrg. 1996.122:337-345. uarr;

  8. [] Bose S K,Som N N.Parametrie study of a braced cut by finite element method[J].Computers and Geotechnics,1997,123(7):617-625. uarr;

  9. [] 唐孟雄，赵锡宏.基坑开挖挡土墙的有限元模型[J].同济大学学报(自然科学版).1998, 26(5):516-521. uarr;

  10. [] 郭玉荣，王兆军，邹银生.基坑支护结构的非线性土抗力分析法[J].建筑结构.2001,31(10):39-58. uarr;

  11. [] 宰金珉,梅国雄.考虑位移与时间效应的土压力计算方法研究[J].南京建筑工程学报.2002，1(1):1-5. uarr;

  12. [] 王立忠, 李玲玲. 结构性土体的施工扰动及其对沉降的影响[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(5): 697–704. uarr;

  13. [] 李进军，王卫东，邸国恩，吴江斌.基坑工程对邻近建筑物附加变形影响的分析[J].岩土力学.2007,28:623-629. uarr;

  14. [] 黄传胜.地铁深基坑开挖变形预测方法及工程应用研究[D].长沙:中南大学,2011. uarr;

  15. [] 胡敏云，夏勇承，高渠清.桩排式支护护壁桩侧土压力计算原理[J].岩土力学与工程学报.2000,19(3):376-379. uarr;

  16. [] 郑刚，李志伟.不同围护结构变形形式的基坑开挖对邻近建筑物的影响对比分析[J].岩土工程学报.2012，34(6):969-977. uarr;

  17. [] 刘之葵.深基坑支护设计图压力计算方法中的几个问题[J].广西地质.2000,13(3):61-65. uarr;

  18. [] 胡琦，许四法.深基坑开挖土体扰动及其对邻近隧道的影响分析[J].岩土工程学报.2013,35(2):537-541. uarr;

  19. [] 唐丽云，邱培勇，叶万军，杨更社.车辆荷载对基坑支护结构的影响分析[J].

    铁道标准设计.2015,59(8):122-126. uarr;

  20. [] 张启斌，刘润，谭孺蛟.基坑开挖周边沉降控制方法及优化[J].建术技术.2009,40(11):1032-1034. uarr;

  21. [] Bowles, J.E. 1988. Foundation analysis and design. 4th ed. McGraw-Hill Book Company, New York. uarr;

  22. [] Michael Long,Database for retaining wall and ground movements to deep excavations[J]. Geotech. Geoenviron. Eng. 2001.127:203-224. uarr;

  23. [] Boonchai Ukritchon, Andrew J.Whittle, Scott W.Sloan. Undrained stability of braced excavation in clay[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2003, 129(8): 738–755. uarr;

  24. [] 卢玉林，陈小冉，王丽，卢滔.渗流作用的深基坑两级边坡稳定性分析[J].地下空间与工程学报.2017,11(1):294-295. uarr;

  25. [] 陈 阳，赵 文，贾鹏蛟，韩健勇.砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应析[J].

    东北大学学报(自然科学版).2018,39(9):1353-1357. uarr;

  26. [] 李常茂，薛晓辉，刘盛辉.基于尖点突变理论及Spearman秩次检验的基坑稳定性分析[J].长江科学院院报.2018,35(9):98-102. uarr;

  27. [] 李泽，胡政.基坑稳定性的塑性极限分析上限研究方法[J]水资源与水工学报.2019,30(3):230-236. uarr;

  28. [] 肖坚，罗晓辉.某软土基坑稳定性分析[J].土工基础.2006,20(1):14-16. uarr;

  29. [] 李忠超，陈仁明.软黏土中某内支撑式深基坑稳定性安全系数分析[J].岩土工程学报.2015,37(5):769-774. uarr;

  30. [] 马俊,非线性随机有限元加速收敛算法下的基坑稳定性分析[J].科技通报.2015,34(10):227-235. uarr;

  31. [] 李泽，胡政，彭普，刘毅.基坑稳定性的塑性极限分析上限法研究[J].水资源与水工程学报.2019,30(3):230-236. uarr;

  32. [] 赵利益，蔡伟铭.深基坑开挖三维弹塑性有限元分析[J].上海铁道大学学报(自然科学版).1997,18(4):100-105. uarr;

  33. [] 帅红岩，陈少平，曾 执.深基坑支护结构变形特征的数值模拟分析[J].岩土工程学报.2014，36(2):374-380. uarr;

  34. [] 任望东，张同兴.深基坑多级支护破坏模式及稳定性参数分析[J].岩土工程学报.2013,35(2):919-922. uarr;

  35. [] 林子晔.斜抛撑在深基坑支护中的应用研究[J].施工技术.2018 ,47:11-15. uarr;

  36. [] 亚黎琨·亚琛，强度折减法在基坑边坡稳定性分析中的应用.重庆亚琛图文设计研究院 uarr;

  37. [] 肖武权，冷伍明.深基坑支护结构设计的优化方法[J].岩土力学.2007，28(6):

    1201-1211. uarr;

  38. [] 王海旭. 深基坑支护体系的冗余度设计理论[D]. 天津大学硕士学位论文, 2011. uarr;

  39. [] 张运良，聂子云.数值分析在基坑变形预测中的应用[J].岩土工程学报,2012,34:114-119. uarr;

  40. [] 陈瑞敏，杨廒葆.层次分析法在深基坑支护方案优选中的综合应用[J].湖南城市学院学报(自然科学版).2018,27(4):11-15. uarr;

资料编号：[248092]

1.1 引言

随着国家经济的快速发展，城市人口急剧增长，城市交通拥堵成为城市建设的重要问题。高层建筑和超高层建筑逐渐增多，地上空间日渐减少不能满足人们工作和生活的需要。地下空间的开发日益增多，基坑工程在地下商业街、地下停车场、地铁隧道、高层建筑等工程建设中日益增多。其中深基坑工程是地铁设计和施工过程中必须重视的问题。

在第一个五年计划期间，国务院决定建造北京第一条地铁，经过多年的努力于1965年7月1日开始动工，其路线贯穿北京城区，采用明挖法施工。近年来随着城市化进程的加快，除了北京、上海、广州、深圳、成都、杭州、武汉、南京、天津、长春、杭州、哈尔滨、长沙、郑州、福州、昆明、南昌、合肥等一二线城市已经建设了地铁，徐州、常州、佛山等三线城市也建设了地铁，还有许多城市地铁也在建设当中。照目前的形势看来，未来几十年是地铁建设的高峰期，许多城市规划了许多线路在如火如荼的施工中，截止2019年9月中国轨道交通运营里程达到了6333.3公里，预计到2020年全国城市轨道交通运营总里程将达6600公里。

通常地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、盾构法、浅埋暗挖法，明挖法以其施工技术简单、快速、经济，是比较常用的施工方法。明挖法在质量上较其他施工方法以及工期上有着一定的优势，但是还存着一定的不足，由于一定条件的限制施工需要的场地面积比较大，周围的交通和生活会受到一定程度的影响。如果处理的不好会对周围的建筑产生不利的影响，因此当不具备施工条件的时候就要采用其他的施工方法。盖挖法主要是对城市环境较为复杂不适合地上作业的时候，采用一些结构板等材料进行临时的结构设施保证周围交通的顺利进行，按结构施工顺序分盖挖顺作法和盖挖逆作法两种。浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗施工的一种方法，盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。

地铁车站的建设过程中产生了大量的深基坑支护设计和施工问题，这些问题是当前基坑工程的重难点问题，随着基坑开挖的规模不断增大，复杂的环境条件也对基坑自身的稳定与变形提出了更为严格的要求，深基坑施工的风险越来越大，稍有不注意会对邻近的建筑物以及其他各种设施造成巨大的经济损失和社会影响，因此如何维持基坑的稳定和变形是当前地铁建设必须解决的重要课题。

基坑工程是指为保护地面向下开挖形成的地下以下的空间在地下结构施工期间的安全稳定所需的挡土墙及地下水控制、环境保护等措施。基坑工程的事故也时有发生，唐业清[[1]]对大量工程事故进行深入的分析研究，对基坑工程事故的原因进行了统计，各项数据源如表1-1所示：

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