时空效应理论在深圳地铁5号线西丽站基坑土方开挖中应用

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1、时空效应理论在深圳地铁5号线西丽站基坑土方开挖中应用摘要：土方开挖具有显著的时空效应规律。在具体施工中，相关单位应当充分利用这一规律进行合理施工，以实现事半功倍的目的。西丽站土方开挖施工中利用了时空效应理论，有效地解决了基坑变形、地层位移等问题，提高了基坑的稳定性与施工效率。关键词：时空效应；基坑土方开挖；西丽站中图分类号：U231文献标识码：A文章编号：引言7土方开挖的时空效应原理，是指基坑在土方开挖时会呈现一定的空间和时间特点，土方开挖工程施工利用这些特点，使土体在一定空间、时间范围内充分发挥自身的抗变形能力，从而实现控制基坑变形的目的。通常，土的流变

2、规律包括蠕变性、流动性、应力松弛性、长期强度特性等。因为具有流变特性，所以在土方开挖时，分步开挖的支护开挖部位土体、空间尺寸的暴露时间和土体的位移之间有着一定的相关。尤其是含水量高、强度低、流变性大的软粘土，其围护结构的位移随着土方开挖时间的延长而逐步扩大。土方开挖越深，围护结构暴露的范围也就越大，意味着流变现象会越显著。总而言之，土方开挖中的时空效应主要表现在以下几个方面：随着时间的延长，周围地层的位移逐渐增大；随着时间的变化，围护结构的内力、变形逐渐发生变化。因此，在具体的施工中应当根据工程所在地区的地质特点，结合在类似工程中的施工经验，根据“时空效应

3、”理论、《地下工程施工及验收规程》的相关规定，对车站的基坑围护和开挖过程中的时空效应，认真分析土方开挖时空效应与车站的基坑围护情况，将首要目标定为保持基坑稳定，控制基坑变形，并且在土体开挖后严格控制土体无支撑暴露时间。根据工程实际情况采用适当降水、钢支撑、基坑排水等措施增强土体的抗剪强度，严格控制基坑附近底层位移，实现安全施工，确保土方开挖施工质量。1西丽站工程概况西丽站是深圳地铁5号线工程第10站，位于南山区西丽镇留仙大道和沙河西路十字路口处，沿留仙大道布置,呈东西走向。西丽站范围内上覆第四系全新统人工堆积层、冲洪积层、上更新统坡积层、残积层，下伏震旦系

4、花岗片麻岩。西丽站设计范围起点里程YDK11+341.363，终点里程YDK11+489.363，中心里程YDK11+416.363，全长148.0m。车站主体结构采用地下三层单柱双跨现浇钢筋混凝土矩形框架结构，采用明挖顺筑法施工。西丽站主体基坑长149.7m，宽约15.8m～34.0m,深约24.3m～26.3m。开挖土石方104865m3，钢支撑2165.4t，钢围檩668.5t。72土方开挖总体方案分析基坑土方开挖与支撑的施工质量是关系基坑工程成败的关键，是后续工程（车站主体结构）的前提条件。因此根据本工程实际，运用“时空效应”理论，选择型号适应的机

5、械设备和相关施工工具，争取实现低成本、快速度、高质量的施工目的。根据总体施工安排，待基坑围护结构封闭成环后，在坑内进行降水措施，受场地影响，从车站西端开始向车站东端逐步进行土方开挖，采用三台铲接力传递的方式布置每个工作面。在上部、中部、底部各设一台EX200反铲挖掘机进行底部开挖，每个工作面的三台反铲挖掘机相互配合进行接力开挖。自卸汽车停在地面出渣，渣土运输选用10.8t的自卸汽车。西丽站基坑长度149.7m，共分十二段进行开挖；基坑深24.3m～26.3m，竖向共分八层开挖。每一层土方都遵循“先中间成槽后向两边扩展”的原则开挖，土方开挖施工每道钢支撑时的

6、超挖深度不超过0.5m。基坑开挖分段分层示意图见图1。基坑开挖反铲接力示意图见图2。图1基坑开挖分段分层示意图图2基坑开挖分层反铲接力示意图7充分分析工程的几何尺寸、基坑规模、施工条件、降水井布置、支撑结构体系、围护墙体等具体情况，遵循时空效应的客观规律，合理采用分段、分层、平衡、对称支撑、开挖的施工方法，并严格控制每道工序的施工时限。具体施工参数为：分层开挖的层数：n=8；每层分段开挖的数量：平均750m3；分段开挖的时间：Tc=14～16h；分部开挖后完成支撑的时间限制：Ts＜8h；纵向开挖宽度B和高度H：B=12~13m，H≤4.09m；纵向控制坡度

7、：＜1：3；开挖卸载后土体无支撑的暴露时间：Tr≤24h。必须注意的是，在具体的施工过程当中，应当结合实际的监测数据及时地调整施工参数，降低土方开挖时的土体扰动范围，尽量降低基坑附近土体的位移量。3土方开挖施工分析采用竖向分层、纵向分段、层和层之间放坡设台阶的措施进行土方开挖施工。前后、上下构成一个相互协调的连续的土方开挖作业面。开挖车站两端第一层第一段的土方，采用反铲挖掘机直接开挖第一层土方，然后进行装车运输。接着竖向开挖第一段、第二层的车站土方，纵向开挖第二段第一层的车站土方，按照此种7开挖方式依次推进。采用留台阶反铲接力的方法开挖第二层及以下土方，将

8、土方转至地面，装车外运。土方开挖的最后阶段是基坑中间土方开挖，由于