引領(lǐng)城市隧道上方區(qū)域的開發(fā)

在羅馬尼亞布加勒斯特西部，一家土地開發(fā)商啟動了一項總投資為250萬歐元的項目，這是這座城市建造在地鐵隧道上方的第一棟住宅樓。最初的結(jié)構(gòu)規(guī)劃是地上十層，外加地下停車場。作為隧道保護區(qū)的先驅(qū)性項目，它的占地空間不規(guī)則，需要征得地鐵運營商的批準(zhǔn)，并需要向運營商演示隧道微乎其微的位移以及對結(jié)構(gòu)力的影響。SAIDEL Engineering 的任務(wù)是提供結(jié)構(gòu)和巖土工程設(shè)計，通過提供安全且經(jīng)濟高效的地基設(shè)計，減少建筑物對隧道襯砌的總體影響。

(資料圖片僅供參考)

這個項目非常復(fù)雜，需要 SAIDEL Engineering 修改占地空間的形狀，減少建筑物的不規(guī)則性，滿足其功能和建筑需求，還須同時獲得保守的地鐵運營商的批準(zhǔn)。在 SAIDEL Engineering 參與進來之前，此項目曾經(jīng)被駁回，隨后拖延了兩年。為了讓項目盡快繼續(xù)下去，他們需要確定一項創(chuàng)新的挖掘計劃和地基概念設(shè)計，并征得地鐵運營商 Metrorex 的認可。

提高精確度，優(yōu)化設(shè)計

由于 Metrorex 嚴(yán)格要求最大限度降低對隧道的影響，SAIDEL Engineering 最初開展了二維巖土工程分析，以確定并展示符合位移與結(jié)構(gòu)要求的可行挖掘和地基解決方案。然而，團隊希望通過三維巖土工程建模和分析提高概念地基設(shè)計的安全性。在獲得挖掘批準(zhǔn)的同時，SAIDEL Engineering 公司還開發(fā)了三維模型，以提高精確度，優(yōu)化巖土工程設(shè)計，從而獲得批準(zhǔn)。SAIDEL Engineering FEM 設(shè)計工程師 ?erban Nicolau 表示：“鑒于項目的敏感性，我們希望提高解決方案的安全性。”

但是，SAIDEL Engineering 不僅在對地樁和墻墩荷載進行建模時面臨著許多障礙，還面臨著模型尺寸帶來的許多挑戰(zhàn)，模型包含110 萬個單元和150 萬個節(jié)點。他們需要采用先進的巖土工程應(yīng)用程序，為地鐵運營商提供精確、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計和文件，證明結(jié)構(gòu)地基和它上面的10 層住宅樓對隧道襯砌的影響微乎其微。

推進巖土工程建模和分析

作為 PLAXIS 長達十年的用戶，SAIDEL Engineering 知道 Bentley 的巖土工程應(yīng)用程序是這個項目的最佳選擇。Nicolau 表示：“對我們來說，使用 PLAXIS 三維分析是自然而然的一步。”他們使用該軟件進行了平面應(yīng)變分析，開發(fā)了三維模型，提高了精確度和優(yōu)化程度，比較了三維分析和原始二維模型，以進一步增強人們對項目地基的信心。團隊評估了在地樁上使用簡易筏或筏的可行性，同時考慮了在擴大或不擴大地基時不同的直徑和長度。他們還分析了在包圍隧道的地基地樁之間的筏下面使用 15 厘米厚聚苯乙烯泡沫塑料的可能性。對于土體結(jié)構(gòu)交互，他們使用 PLAXIS 中獨特的本構(gòu)土體建模功能進行了非線性分析。

為克服建模障礙，SAIDEL Engineering 利用了 PLAXIS 中的其他高級功能，包括使用六角形棱鏡對地樁進行建模，并使用剛體特征來對墻墩荷載進行建模，以確保收斂。他們使用該軟件精確地建模和分析了潛在的解決方案，以及這些解決方案在施工和生命周期運營的各個階段對隧道襯砌的影響，從而獲得了地鐵運營商批準(zhǔn)的設(shè)計概念。獲得接受的解決方案是在 37 根樁上搭建 1.5 米厚的筏板，直徑 1.08米，長 18 米。其公司的三維計算表明，這種設(shè)計在挖掘過程導(dǎo)致了約超過 6 毫米的隆起，在建筑服務(wù)期間導(dǎo)致了約超過 6 毫米的沉降，對地鐵隧道幾乎沒有影響。

釋放未來開發(fā)潛力

通過使用 PLAXIS 促進高度精確的建模和分析，SAIDEL Engineering 得以在項目中斷兩年后，短短三個月內(nèi)獲得批準(zhǔn)，使項目重回正軌。該軟件高度先進的土體模型和動態(tài)施工模擬提供了快速、用戶友好且可靠的工程環(huán)境，加快了精確的有限元建模，改善了整體巖土工程和結(jié)構(gòu)迭代。

SAIDEL Engineering 執(zhí)行經(jīng)理兼設(shè)計主管 Ion R?ileanu 表示：“自 2000 年以來，我們的團隊成員成功將 PLAXIS 用于各種國際項目，以及羅馬尼亞最復(fù)雜的高層建筑深層開挖工程和地基系統(tǒng)。通過施工和服務(wù)期間的監(jiān)測，巖土工程分析結(jié)果得到了確認。團隊在安全經(jīng)濟的建模方面獲得了專業(yè)知識，以保障客戶的利益和對環(huán)境的積極影響。PLAXIS 軟件的功能部件，也就是用于模擬土體非線性行為的高級本構(gòu)模型、用于土體結(jié)構(gòu)交互建模的節(jié)理單元、能夠真實模擬施工的分階段施工，以及其他特殊單元，使其能夠適合所有巖土工程分析的數(shù)值分析。”

借助其設(shè)計解決方案，SAIDEL Engineering 在位移和結(jié)構(gòu)力方面將對隧道襯砌的影響降低50%。鑒于這樣的分析結(jié)果，相關(guān)人員決定將樓層數(shù)從 10 層減少到 9 層，從而最大限度地減少隧道的地震荷載。此外，筏板厚度也從 2 米減少到 1.5 米，節(jié)省了混凝土和鋼筋用量。作為城市的先驅(qū)性住宅項目，它釋放了布加勒斯特地鐵隧道的未來開發(fā)潛力。在PLAXIS 的助力下，SAIDEL Engineering 成功設(shè)計了三維巖土工程建模解決方案，提高了企業(yè)的知名度，促進了同行對其方法的效仿以及在巖土工程領(lǐng)域的競爭力，該項目將成為未來土木工程的典范。

【審核：閆可欣】

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