《岩土工程师经验时空效应规律在软土深基坑工程中的利用·全数》　

1、引言:
　　对软地盘层中的深基坑工程，要靠得住地解决基坑不变和节制坑周土体位移标题问题，需要研究的不明白身分较多，此中一个坚苦是若何评估和措置软土的流变性对支护墙体内力和位移的影响。因为土体的各向异性、土工实验的手艺局限性和施工身分的复杂性，在基坑施工中各工况下的不竭改变的流变参数难以测准，而支护墙体的内力和位移也就难以猜想。今朝国表里对此标题问题尚贫乏解决的理论和编制。是以在软地盘区的建筑物和市政公用举措措施密集的地区，要按节制土体位移呵护环境的要求，进行深基坑设计和施工，就带有风险性。为求得工程安然和环境安然，在国表里一些接近首要建筑举措措施的软土深基坑中，于基坑内部进行大年夜量的地基加固以改良泥土性质(如新加坡、台北等工程实例)。从国内软地盘区，出格是上海地区近十年来在深基坑的施工实践和实验研究功能中，可以熟谙到:在深基坑开挖及撑持过程中，每个分步开挖的空间几何尺寸和支护墙体开挖部门的无撑持透露时候，与周围墙体和土体位移有必然的相干性。这里反应出基坑开挖中时空效应的规律性。实践证实:应用时空效应规律，能靠得住而合理地操纵土体本身在基坑开挖过程中节制土体位移的潜力而达到呵护环境的目标，这是一条安但是经济的手艺路子，这已为上海近两年来落成的五个深基坑工程实践所验证。
　　2、考虑时空效应的基坑工程设计及施工的手艺要点:
　　1、起首合理选定基坑开挖及撑持的施工工序和施工参数。基坑开挖和撑持施工是决定基坑工程成败好坏的关头工序。为在基坑开挖中削减土体扰动范围，保持基坑不变，并使地层位移和差别位移合适猜想值，合理选定基坑开挖及撑持的施工工序和施工参数是决定性身分。开挖和撑持的施工工序根基是按分层、分部、对称、均衡的原则而拟定的，最首要的施工参数是每层开挖中挡墙被动区土体挖除后，挡墙未撑持前的自由透露时候和透露的宽度和深度。在大年夜面积不法则外形的高层建筑深基坑中，挡墙被动区土体常常在开挖中被保留成为土堤状，此土堤断面尺寸亦按其能抵住挡墙的要求而定，亦为首要参数。
　　2、基坑设计中，猜想考虑土体流变性的围护墙体位移和响应的地层位移，并采纳办法使之合适呵护环境的要求。从实测资料和理论阐发中可知:土体流变性时软土深基坑变形的影响是较着的，在统一工况下基坑的围护墙体随其在开挖后透露时候的耽误而增加，今朝一般基坑围护墙体变形计较均未计及流变身分，在基坑周围建筑举措措施对地基位移很敏感时，出格在流变性较大年夜的土层时，就必需准确地采取以下计及土体流变性的计较法，并采纳响应的措置对策。
　　编制一，经验系数法:将工程实测的围护墙体位移量进行统计阐发，获得在必然地质前提和必然开挖撑持施工参数前提下，墙体位移与按弹性或弹塑性理论所计较的位移(Se)的比值(α)，则考虑时空效应的墙体位移值(Shm)为:Shm=αSe
　　编制二:粘弹性两维有限元法:经由过程三轴剪切蠕变实验和单剪蠕变实验，成立泥土流变本构模型,再按实验曲线、经由过程非线性函性阐发及其拟合法度的编制，肯定本构模型的参数，以用于粘弹性有限元计较编制。因土质和施工身分的复杂性，泥土流变本构模型参数，很难与实际符合。这就需要在基坑开挖的初始段，用信息反馈法调正土体流变参数，再用以推算下步开挖引发的坑周土层位移，并据此裁夺下步节制变形的施工参数。因为基坑施工的监测反馈信息是在一按时空效应的施工前提下获得的，则按此推算的墙体位移实际上已考虑了三维效应。
　　编制三，三维有限元法:经由过程大年夜量阐发，二维阐发因为未考虑空间束缚感化，算得的位移一般比三维阐发所得成果较大年夜，计较成果偏于安然，计较工作简略单纯，但没法考虑平行于基坑挡墙的地下管道及地道的纵向变形特点。

故连络上海地铁1号线地下车站深基坑工程实践，研究了深基坑三维有限元阐发，从研究功能可见:
　　三维阐发可以得出基坑外侧空间位移场，因此可周全部会和措置基坑开挖引发的环境标题问题。
　　3、采纳分步快挖、快撑和撑持予加轴力的施工工艺。在软土深基坑开挖施工中，每步开挖中围护墙体的透露空间和时候越小，则节制基坑变形的结果越大年夜。是以加快开挖和撑持速度的施工工艺，是进步软土深基坑工程手艺经济结果的首要环节。国表里实践已证实:
　　科学地采取予加轴力的钢撑持，对呵护环境、节俭造价和缩短工期具有较着优势。但钢撑持的采取，要具有钢撑持加工和安装的手艺前提，并需要必然经验的施工步队。
　　3、工程实践的结果
　　考虑时空效应的深基坑开挖施工，最早在1986年8月上海市娄山关路下水道深沟槽中试行，该条形深基坑宽3米，深7.5米，坑边有6层居平易近楼距坑边仅4～6米，因坑边有高压电线等限制，很难进行地基加固，因为所处的地层为流塑性淤泥质黏土，有较大年夜流变性，如采取一般分段分层(每段长30米)开挖施工法，则猜想地面沉降较大年夜，难保坑侧建筑安然，经研究阐发，采取了分小段(2米长)分层开挖，加撑持予应力的施工编制，严格节制每步开挖和撑持的透露空间和时候，获得较着成效，地表沉降只1-2厘米，坑侧建筑无开裂。　　
　　总结了86年娄山关路工程经验，至延安东路地道浦西段的地下墙深大年夜基坑工程及上海地铁1号线的地铁车站的条形深大年夜基坑中，又步步进步，完美了考虑时空效应的设计及施工编制，获得了更大年夜的环境效益和经济效益。
　　近三年来，在上海地铁1号线运行后，
　　数处高层建筑的大年夜面积、不法则形的深大年夜基坑，处在正运行的地铁地道近侧，相距仅3-8米,(如新世界商场、上海广场、喷鼻港广场(南坑、北坑)、远东广场等五处深基坑)，因为应用了考虑时空效应的设计和施工编制，将坑周地层位移均限制在予测的15毫米以内，包管了地铁地道安然，且节俭了数百万以上的工程造价。4、进一步研究的课题鉴于当前北京、上海、武汉、广州、深圳、南京等大年夜城市和扶植部有关部门正积极编制各城市及全国的深基坑工程手艺规程。在编制过程中,良多专家觉得:要接管过往几年深基坑周围地层移动引发临近建筑和举措措施粉碎的教训,在手艺规程中要正视节制基坑变形标题问题。但节制基坑变形确是一个尚少经验的工程手艺标题问题,一些专家觉得:在软地盘区解决此标题问题中,应用时空效应规律,是一条安然、经济的手艺路子,为了将现有的初步经验,总结进步,构成能较大年夜范围利用的工程手艺,上海地铁总公司与同济大年夜学合作,连络上海及其它地区的工程实践,研究以下课题:①、软地盘层中时空效应理论的利用研究,②、软土深基坑被动区地基加固的设计编制的研究,③、对影响软土深基坑周围地层移动的首要施工身分的理论阐发与改进编制。

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