地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)變形預測分析與應用_工程管理

1、地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)變形預測分析與應用隨地鐵深基坑施工的進行,為確保施工平安,都實行降水措施,深基坑側(cè)面土體由于失水而導致其物理力學性狀不行避開的發(fā)生變化,因此基坑側(cè)面土體的m值也是不斷變化的。利用現(xiàn)場監(jiān)測的深基坑支護結(jié)構(gòu)變形信息資料,結(jié)合參數(shù)優(yōu)化反分析土體m值,依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)資料和優(yōu)化后的參數(shù)通過有限元計算對深基坑支護系統(tǒng)進行變形猜測,準時調(diào)整開挖方案和支護參數(shù),此方法可以有效地指導基坑施工,使得基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形始終處于可掌握狀態(tài),以確保施工平安。1 引言以變形大小作為掌握手段的深基坑動態(tài)設(shè)計方法正受到人們的普遍重視,由于支護結(jié)構(gòu)的變形是基坑開挖過程中支護結(jié)構(gòu)與土相互作用的直觀反映,又是支護設(shè)

2、計應用于現(xiàn)場實際,與現(xiàn)場地質(zhì)和施工狀況的相互作用的詳細反映,假如能依據(jù)支護四周土體參數(shù)和支護結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)事先猜測支護結(jié)構(gòu)的變形量,將最不利狀況的猜測值作為掌握支護結(jié)構(gòu)變形的警戒值,將對保證基坑平安施工具有重要的意義。利用深基坑支護開挖過程中所獲工況的監(jiān)測信息,采納優(yōu)化反分析來反演土體及支護結(jié)構(gòu)力學參數(shù),然后通過有限元計算猜測下一工況的樁墻變形量、內(nèi)力及支撐力,把計算值作為支護結(jié)構(gòu)的掌握值,通過依據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)整施工方案和支護參數(shù),隨著施工的進行,連續(xù)采集下一施工階段的相應信息,進行參數(shù)反演,計算猜測下一工況的樁墻變形量等,如此反復循環(huán),提高猜測值精確度。2 猜測原理猜測原理實際上是先做反分析,

3、然后再做正分析,即以每一工況位移監(jiān)測信息為基礎(chǔ),選擇適當?shù)耐馏w力學模型及相應的邊界條件,然后建立目標函數(shù),利用優(yōu)化方法來搜尋與實測值靠近的土體參數(shù)及支護結(jié)構(gòu)力學參數(shù),然后把這里參數(shù)用于下一步工況的計算參數(shù),再對支護體系變形進行猜測,結(jié)合監(jiān)測對支護體系變形進行掌握。2.1 建立目標函數(shù)以基坑開挖的每一工況監(jiān)測信息為基礎(chǔ)的反分析方法目標函數(shù)一般為: CENTER/CENTER式中uci(x)為支護結(jié)構(gòu)上測點i的水平位移的計算值,uti為支護結(jié)構(gòu)上測點i的水平位移的實測值;x表示土體的m值、支撐剛度系數(shù)、樁墻剛度等;n為測點總數(shù)。2.2 樁體任意處位移計算支護結(jié)構(gòu)的位移計算采納彈性地基梁有限元法,計

4、算的最終結(jié)果是單元節(jié)點處的內(nèi)力及變形,而實測點的位置可能不在節(jié)點處,為了反映施工過程的動態(tài)響應,以及目標函數(shù)值的求解,需要給出監(jiān)測點任意位置設(shè)置和任意施工階段的監(jiān)測信息增量,則任一單元上測點i的水平位移uci可用線性插值法求得,計算公式為: CENTER/CENTER式中,x1,x2分別為測點i所在單元兩端點的坐標;uc1,uc2分別為i點所在單元兩端點的水平位移計算值;uci為測點i的水平位移;xi為測點i的坐標(坐標原點為樁墻頂點)。2.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場測量樁體傾斜的測斜儀按0.5m點距由下往上逐點進行讀數(shù),即將測斜管分成了n個測段(見圖1),每個測段的長度li=500mm,在某一深度

5、位置上所測得的兩對導輪(li)之間的傾角i,通過計算可得到這一區(qū)段的變位i。計算公式為:i=lisini(3)某一深度的水平變位值i可通過區(qū)段變位i的累計得出,即: CENTER/CENTER計算時假定管底作為基準點,由下而上累計計算某一深度的變位值i,直至管頂,然后再依據(jù)測得的該點樁頂位移對水平變位值進行修正。但是不論基準點設(shè)在管頂或管底,計算變位值i總以向基坑側(cè)變位為正,反之為負。將在圍護結(jié)構(gòu)中同一測斜管的不同深度處所測得的變位值i,點在坐標紙上連接起來,便 可繪制出樁體的水平變位(Hi)曲線。2.4 數(shù)據(jù)優(yōu)化處理(1)現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)經(jīng)常由于測量儀器、操作人員、施工狀態(tài)或測點受到干擾破壞等各種狀況而引起監(jiān)測點數(shù)不夠抱負、不夠充分,常求助于拉格朗日插值或樣條函數(shù)插值的方法進行數(shù)據(jù)處理。(2)由