随着城市地铁的快速发展,地铁深基坑向超深、超大规模发展,给工程设计带来了巨大的挑战。近年来深基坑支护结构的计算理论虽有很大的提高,但由于影响支护结构的因素众多,使的支护结构变形及内力的理论计算值和实测值存在一定差异。因此,研究深基坑在施工过程中支护结构变形及内力的变化规律对深基坑工程的设计具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以成都春熙路地铁车站深基坑为背景,按照实际施工超挖参数进行深基坑的常规设计,并对深基坑进行了现场监测。通过有限元软件Midas/GTS建立深基坑三维模型进行了动态数值模拟,并与监测值、设计值进行对比分析。在此基础上,研究了钢支撑、排桩、岩土体物理力学参数对支护结构变形及内力的影响,总结了内撑式排桩支护结构变形及内力规律。通过上述工作,主要成果如下:(1)根据深基坑工程自身特点,选择了内撑式排桩支护方案,并按照深基坑实际超挖参数进行常规设计。通过对监测数据分析得到:在安装第一道钢支撑前,桩身变形桩顶较小,桩底变形较大,排桩呈直线向基坑内偏移。施工第二道钢支撑后,桩身变形整体呈“凸”型,且桩顶位移较小,桩底位移向基坑外偏移较大,中部向坑内变形。其中,第一道、第二道钢支撑轴力较大且曲线有较大的起伏波动,第三道钢支撑轴力较小且曲线起伏波动不大。(2)通过Midas/GTS有限元软对深基坑进行三维数值模拟,并与模拟值、设计值三者进行对比分析发现:模拟值显示,随着基坑开挖,排桩一直往基坑内位移,但在加钢支撑后,变形速率明显受到控制,从第一道钢支撑加轴力后排桩朝基坑内的变形缓慢,变形规律与设计值吻合,与监测值存在较大差异。虽然监测值和模拟值两者排桩变形差异较大,但有一点不变,就是钢支撑的施加控制了排桩向基坑内的变形。钢支撑轴力模拟值与监测值接近,而设计值偏大;排桩弯矩、剪力监测值与设计结果较为吻合。(3)通过改变钢支撑刚度、预加轴力、排桩刚度、岩土体物理力学参数,研究影响因素对内撑式排桩支护结构的变形及内力的影响发现:增加钢支撑刚度、预加轴力和排桩自身刚度,可以有效的抑制排桩水平位移,但增加到一定范围之后,对排桩的水平位移影响大大减小。钢支撑刚度、预加轴力的增加,虽然控制了排桩的水平位移,同时也造成了排桩内力、钢支撑轴力的增加,意味着要付出更多的材料,工程造价相应也会提高。同时增加排桩的刚度,使得排桩弯矩增加,内支撑轴力逐渐减小,说明排桩刚度越大,自身承受的力越多,钢支撑受到排桩的反力越小。(4)为了分析排桩中下部向坑外变形较大的原因,对泥岩的粘聚力、内摩擦角、弹性模量和泊松比影响因素进行研究分析得到:随着泥岩粘聚力、内摩擦角、弹性模量减小或泊松比的增加,排桩中下部位移都会一定程度的增加。其中,泥岩泊松比对排桩的水平位移的影响最大,其次为弹性模量、内聚力、内摩擦角。初步分析排桩底部向坑外变形较大的原因为:桩身周围岩土体刚性低,成桩工艺使桩周边泥岩更加破碎,从而导致了冲击成孔环境下孔周泥岩更易被压缩的特点,改变了桩周围泥岩泊松比、弹性模量等物理力学参数的数值,加之钢支撑刚度、预加轴力较大,会迫使排桩向坑外变形,造成排桩中下部向坑外变形较大的特点。