【博士】地鐵車站深基坑工程災(zāi)害評(píng)價(jià)與安全施工控制研究【2009】

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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： 2009年　　隨著城市化進(jìn)程的加快，地鐵建設(shè)的規(guī)模越來越大，隨之而來的地鐵深基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)害也越來越多。近年來國內(nèi)外不斷發(fā)生地鐵深基坑坍塌事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，如何對(duì)地鐵深基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理、減少工程災(zāi)害事故、保障地鐵工程安全施工已成為一個(gè)重要的研究課題。本文以上海地鐵10號(hào)線同濟(jì)大學(xué)站的深基坑工程為背景，運(yùn)用調(diào)查研究、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬等手段，對(duì)地鐵車站深基坑事故發(fā)生的原因和破壞機(jī)理進(jìn)行分析，對(duì)地鐵車站深基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害評(píng)估及安全施工控制管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要工作和研究成果如下：　　(1)總結(jié)了地鐵車站深基坑工程的特點(diǎn)，通過對(duì)國內(nèi)外92個(gè)地鐵基坑事故(險(xiǎn)情)的研究，給出了地鐵車站深基坑工程事故(險(xiǎn)情)發(fā)生的原因，并分析了地鐵車站基坑工程的破壞機(jī)理，得出了地鐵車站深基坑常見的破壞模式。　　(2)給出了軟土地區(qū)地鐵車站深基坑工程風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和地鐵車站深基坑工程風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害事故發(fā)生的概率等級(jí)、損失等級(jí)與風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則。用工作分解結(jié)構(gòu)法(WBS)和事故樹法對(duì)同濟(jì)大學(xué)地鐵車站深基坑的風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害進(jìn)行識(shí)別。用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法對(duì)該基坑各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事故和各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。　　(3)改進(jìn)了專家調(diào)查與模糊理論相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害評(píng)估方法，綜合考慮被調(diào)查專家的權(quán)威性、專家本人對(duì)自己給出數(shù)據(jù)的確信性、風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害事故各種損失的權(quán)重和各種風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害事故的權(quán)重，并用該方法對(duì)同濟(jì)大學(xué)地鐵車站深基坑工程進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估，得出該工程總體風(fēng)險(xiǎn)度為O．742，置信水平2=0．9時(shí)風(fēng)險(xiǎn)度范圍為[0．706，0．778]，根據(jù)制定的風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則得出該基坑開挖與支撐階段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為四級(jí)，與定性分析的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)基本一致，屬于不可以接受風(fēng)險(xiǎn)，必須采取恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)控制措施?！　?4)制定了地鐵車站深基坑工程危險(xiǎn)性評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，將施工期的深基坑劃分為安全基坑、有危險(xiǎn)點(diǎn)基坑、局部危險(xiǎn)基坑和整體危險(xiǎn)基坑。提出了一種新的基于模糊理論的地鐵車站深基坑施工期安全性評(píng)價(jià)的方法?！　?5)對(duì)同濟(jì)大學(xué)地鐵車站基坑圍護(hù)墻體的水平位移、墻后土體的地表沉降、圍護(hù)墻頂?shù)拇怪蔽灰萍八轿灰啤⒖油獾叵滤?、支撐軸力、立柱隆起的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)了基坑開挖變形的規(guī)律。用ABAQUS軟件對(duì)地鐵車站基坑的開挖進(jìn)行三維模擬，研究了長(zhǎng)條形基坑開挖的空間效應(yīng)；用PLAXIS軟件對(duì)同濟(jì)大學(xué)地鐵車站基坑已開挖工況的位移和沉降進(jìn)行二維模擬，用反演分析方法得出基坑的土體參數(shù)，然后將該參數(shù)用于預(yù)報(bào)隨后基坑開挖的變形，并將計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)比，進(jìn)而驗(yàn)證所取參數(shù)和模型的正確性。二維模擬與三維模擬的結(jié)果對(duì)比表明：對(duì)長(zhǎng)條形地鐵車站基坑，除了端部具有較大的空間效應(yīng)外，基坑中部各斷面的變形相差不大，并且二維結(jié)果與三維結(jié)果也基本相同，將基坑中部的開挖用二維有限元模擬是可行的?！　?6)用PLAXIS有限元軟件對(duì)影響基坑變形的支護(hù)參數(shù)如墻體剛度、墻體插入比、支撐剛度、鋼支撐的預(yù)應(yīng)力、墻體與土體接觸面的設(shè)置、土體基底加固等進(jìn)行研究，用數(shù)值計(jì)算的方法驗(yàn)證由風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)價(jià)法得出的影響基坑施工安全的風(fēng)險(xiǎn)因素，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供理論依據(jù)。　　(7)用模糊定量的方法對(duì)同濟(jì)大學(xué)地鐵車站基坑的圍護(hù)方案進(jìn)行比選，并從施工順序、支撐安裝、施工技術(shù)措施、交通組織和周邊環(huán)境保護(hù)等方面優(yōu)化了施工組織設(shè)計(jì)。分析了地鐵深基坑工程政府的應(yīng)急管理體系，給出了政府部門應(yīng)急預(yù)案和同濟(jì)大學(xué)地鐵車站深基坑工程項(xiàng)目部的應(yīng)急預(yù)案?！　?8)建議采用“建設(shè)單位組織驗(yàn)收、施工單位質(zhì)量自檢、監(jiān)理單位檢查把關(guān)、咨詢專家技術(shù)評(píng)估、政府部門程序監(jiān)督、紀(jì)檢部門效能監(jiān)察、實(shí)物與行為并重、重大事故問責(zé)”的監(jiān)督管理模式，并提出了監(jiān)督管理模式進(jìn)一步改革的建議?！　∽詈螅瑢?duì)進(jìn)一步工作的研究方向進(jìn)行了簡(jiǎn)要的討論?！　?

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