软土条件下超深五层地下车站开挖及其对现有建筑的影响分析

《Scientific Reports》：Analysis of ultra-deep five-level underground station excavation in soft soil and its impact on existing structures

　　

摘要

在软土地区进行超深基坑开挖时，周边现有建筑结构的变形问题是城市地下空间开发中的关键技术难题。本研究以天津地铁8号线的一个换乘站为例，该基坑最大深度为38.3米。首先建立了三维有限元模型，并通过现场测量数据对其进行了验证，随后进行了系统的参数分析。研究结果表明，周边建筑物会显著加剧基坑开挖引起的地面变形，且最大沉降位置会随着与建筑物的距离变化而呈现规律性的迁移趋势。现有的地下车站具有明显的屏蔽效应，能够有效减少基坑开挖引起的地面沉降和隔墙的侧向位移。该车站会朝向基坑方向发生扭转变形，其楼板则会出现典型的“M”形隆起形态。研究表明，车站与基坑之间的距离是控制屏蔽效应的主要因素，而车站的埋深影响相对较小。增加车站的埋深往往会加剧侧墙的侧向位移，而增大车站与基坑之间的距离则能有效减少这种位移。这些研究结果为软土地区在现有建筑周边进行超深基坑的开挖设计与施工提供了定量理论依据。