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天津站交通枢纽工程是为我国规模最大的铁路市政综合交通枢纽之一,是实现天津市公交、地铁等城市公共运输和普速铁路、京沪高铁快速衔接的大型公共地标建筑;工程施工地处交通繁忙的闹市区,地层为松软含水的冲积表土层,施工环境条件十分复杂。本文以该工程3标段为研究背景,进行工程实测研究,并采用现代岩土工程理论和数值计算技术开展基坑开挖、降水对周围地表和建筑物的影响研究。
首先,阐述了基坑工程施工技术发展的国内外现状,研究了岩土工程施工技术、工程监测技术、数值计算软件的最新发展和前沿问题,确立了本课题研究目标、重点内容和技术路线。
然后,采用了国内外最专业的岩土工程分析软件FLAC3D为计算工具,利用其流固耦合功能,建立深基坑施工的基本力学数学模型,研究了降水施工和开挖施工对基坑外土体位移和地表沉降的作用,重点比较了开挖施工和降水施工引起基坑周围建筑不同的沉降特征规律。
其次,开展了天津站交通枢纽工程3标段基坑施工过程的实测分析,并对该工程相应施工过程和原方案施工过程进行了相应的数值模拟计算,并将计算值与实测值进行了比较分析,分析了方案改进对控制地表沉降,加快工程进度,提高安全和质量等方面的好处,并以此为基础,利用数值仿真技术继续研究实际施工的不足之处,提出更加优化方案。
本研究重点在于根据工程实测,研究分析了工程降水和开挖对深基坑周边建筑沉降的影响,探索了计算机数值模拟技术在土木工程中的实际应用,以此发展和发挥其在实际工程仿真分析、工程方案优化等方面的优势和作用。