[00144143]机场交通中心工程考虑承压含水层与非对称影响的超深基坑围护优化及环境影响控制

天津滨海国际机场扩建配套机场交通中心工程位于天津滨海国际机场航站楼北侧进出港广场及其东侧的空地下,主要由地铁2号线机场站及部分区间工程、京津城际铁路机场站及部分区间预留工程、地下停车场工程、换乘通道工程、与已运营的T1航站楼连接通道工程以及和在建T2航站楼连接的集散大厅等工程组成。地铁2号线天津机场站大致呈东西向设置,与规划待建的T2航站楼主体平行布置;该站位南侧为京津城际铁路机场站,站位北侧依次为规划C2、Z2线机场站,四站并排设置。地铁2号线天津机场站、京津城际铁路机场站、地下停车场工程基坑开挖深度27m左右。深基坑长度达约570m、平均宽度达约50m,深基坑面积达约27000m2。此外,深基坑南侧、西侧还有开挖深度13m左右、面积达30000m的地下停车场、换乘通道、集散大厅等构成的大面积基坑。 结合天津机场交通中心大面积深基坑工程和地下工程结构,存在的主要问题如下： 1、基坑深度和基坑面积的加大,涉及到深层承压水的控制问题和对天津机场1号、2号航站楼及1号航站楼前高架桥的影响及控制问题,相应涉及到地下连续墙的深度合理确定与优化。 2、基坑非对称条件下支护结构与地下结构的内力与变形影响与控制问题。基坑南、北侧存在着不对称,需对这种不对称情况下的支护结构内力与变形进行深入研究。 3、机场高架桥部分桥墩座落于一标地下结构上,存在对车站地下结构受力与高架桥的动力相互作用及由此带来的相互影响问题,需研究机场交通枢纽地下结构与上部高架桥的抗震相互作用及抗震设计对策。 针对以上研究内容,得出研究成果如下： 1.获取了天津机场交通中心深基坑承压水分布条件 通过抽水试验、原位试验与实测和数值模拟分析,针对机场交通中心超深基坑的工程地质条件及水文地质条件开展了深入分析,特别是获取了基坑安全影响范围内的承压含水层分布特点。 2.优化了深厚地下承压含水层分布条件下地下连续墙深度 对机场交通中心深厚地下承压含水层分布条件,对比了研究不同的承压水的控制策略,包括浅层截断、深层降压策略;浅层、深层均截断的策略;以及非对称墙深、分仓降水等,开展对比研究,对不同地下水控制策略对环境造成影响进行评估,结合坑外地下水回灌研究,研究环境沉降可控情况下的地下连续墙深度优化设计。 3.研发了地下水回灌对地面沉降控制的成套技术 在天津首次开展了承压水条件下的深基坑回灌技术的系统研究。针对机场交通中心深基坑,提出来回灌方案,并在三个天津地区典型深基坑进行回灌试验,开展承压含水回灌井与降压井共同作用下的地下水渗流性状、承压含水层回灌井构造、回灌井成井技术、回灌影响范围与回灌井布置、回灌量、回灌量与地面回弹的关系研究,研发了成套回灌技术。 4.分析了基坑两侧显著不对称对基坑的内力与变形的影响 通过现场实测和数值模拟,系统全面的研究了基坑开挖全过程的非对称基坑的水平变形与受力规律。开展了施工全过程的实测,研究了非对程侧的地下连续墙的水平位移规律以及墙后土体的变形规律。同时,监测了各个柱的竖向变形,研究了因非对称变形引起的竖向受力不同及不均匀受力的控制方法。分析对比了不同非对称情况下基坑的变形差异和相关规律。 5.研究了机场高架桥支承于地下结构及桩基础时的高架桥-地下结构-桩基础动力相互作用及提出了地震安全策略在不同人工地震波（在小震、大震）作用下,对桥墩墩底简化为固定端单独桥体及考虑土与结构的相互作用的桥梁-地下结构-桩-土的整体结构体系进行了各种不同工况的计算。得到了桥梁、地下结构的变形特征和受力特征,评估了不同地震荷载情况下,结构的安全度。进一步研究了在地震作用下,桥墩与地下结构接触处的应力及结构加强措施的有效性,提出了地震安全策略。