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1、深基坑的时空效应法施工摘 要:以杭州地铁秋涛路站深基坑施工为例,利用量测数据的统计分析成果,论述了深基坑施工的时空效应规律,以及快速开挖、及时支撑和加快施工进度。关键词:深基坑,时空效应法,施工1基坑工程中的时空效应为解决深基坑整体稳定和坑周地层位移控制问题,参考了新奥法隧道施工中的时空效应理论,并通过大量的软土基坑实践发现,在基坑施工过程中,每个开挖步骤的开挖空间几何尺寸,围护墙无支撑暴露面积和时间等参数对基坑变形具有明显的相关性。时空效应法就是考虑时空效应的施工步骤,其主要特点是:根据基坑规模、几何尺寸、围护墙体及支撑
2、结构体系的布置、基坑地基加固和施工条件,按照“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则确定的施工方案。实践证明,科学地制定考虑时空效应的开挖、支撑设计施工方案,能可靠、合理地利用土体本身在开挖过程中控制位移的潜力,达到控制基坑变形及保护环境的目的。2工程概况以杭州市地铁一号线试验段秋涛路站为例,该基坑为长条形基坑,长259.6m,标准段宽度为19.0m,开挖深度16.5m~18.0m,端头井平面尺寸22.6m×12.3m,开挖深度18.2m~19.9m。围护结构采用Φ1000@750钻孔咬合灌注桩,设Φ609钢管内支撑,基坑标
3、准段处的支撑及坑底标高见图一所示。勘探资料表明,基坑处于砂质粉土和砂质粉土夹粉砂层中。基坑开挖过程中,考虑时空效应的标准开挖方法为:工况1:首次开挖至第1道支撑下,开挖标高为5.5m,开挖宽度为10m,无支撑暴露时间限制在20小时以内;工况2:第2次开挖至第2道支撑下(标高1.9m),开挖宽度为3~6m,无支撑暴露时间限制在12小时以内;工况3:第3次开挖至第3道支撑下(标高-1.6m),开挖宽度为3m,无支撑暴露时间限制在8小时以内;工况4:第4次开挖至第4道支撑下(标高-4.6m),开挖宽度为3m,无支撑暴露时间限制在
4、8小时以内;工况5:第5次开挖至第5道支撑下(标高-7.3m),开挖宽度为3m,无支撑暴露时间限制在8小时以内;工况6:第6次开挖至坑底(标高-10.1m),6天内浇筑垫层及底板。通过对基坑开挖过程各工况的跟踪记录,实际无支撑暴露时间一般在12小时左右,个别情况下超过此标准。3基坑开挖过程中的时空效应规律秋涛路站东区基坑开挖自04年8月10日开始,最先施工的是东风道及东端头井,开挖过程中对围护结构水平位移、钢支撑轴力、地面沉降等进行监测。3.1支撑轴力的变化规律3通过对标准段ZL7-1~ZL7-5五个测点的支撑轴力监测数据
5、及其对应工况对照分析发现:基坑开挖过程中随工况的变化,各道支撑轴力值大都呈现出有规律的增加或减少,如图二、图三所示。 从图二、图三中可以看出,当开挖深度至第三道支撑时(工况3),第二道支撑的轴力随时间在增长,第一道支撑轴力开始降低;当开挖深度至第四道支撑时(工况4),临近开挖面的第三道支撑的轴力随时间在增长,而远离开挖面的第一、二道支撑轴力在降低;开挖深度至第五道支撑时(工况5),临近开挖面的第三、四道支撑的轴力基本不变,而远离开挖面的第一、二道支撑轴力在降低;当开挖至基底并进行垫层施工时(工况6),临近开挖面的第四、五
6、道支撑的轴力随时间在增长,第三道支撑的轴力基本不变,而远离开挖面的第一、二道支撑轴力在继续降低。3.2水平位移的变化规律对施工过程中与支撑轴力ZL7测点对应的水平位移监测点CX7的变化情况分析发现:围护墙的位移变化与开挖深度及时间关系密切,位移量随开挖深度和时间而增加,如图四、五、六所示。从图四、图五中可以看出,随着开挖深度的增加,桩墙最大位移和最大位移增加的速率增大。本段基坑各工况完成时间分别为:10月2日正式开挖、10月10日架设第一道支撑、10月14日架设第二道支撑、10月27日架设第三道支撑、11月20日架设第四道
7、支撑、11月28日架设第五道支撑、12月9日浇注完垫层砼。从图四、图六中可清楚的看出,从10月2日开挖到第一道支撑架设完,搁置时间为7天,此处超挖量为2m,位移增加量为11mm;10月27日第三道支撑架设完后,停止开挖直到11月20日架设第四道支撑,中间搁置时间达23天,位移增加12mm;由此可见,基坑开挖过程中桩墙的最大位移随时间变化非常明显。同时监测数据表明,围护墙的位移变化与支撑轴力变化是密切相关的,随着开挖深度的增加,围护墙的最大位移点逐渐向开挖面移动,而远离开挖面的墙体相对出现不同程度的反弹。由于基坑开挖过程中,
8、围护桩墙的横向变形会逐渐增大,这会引起支撑轴力的变化,而支撑轴力加大,又会反过来阻止墙体变形的进一步发展,因此,基坑土体挖除后,尽快架设支撑并施加预应力,能有效的减少围护桩墙的变形。4结语(1)基坑开挖过程中桩墙的最大位移和深度及时间的关系非常密切,通过对本基坑各测点监测数据的统计分析可知,当基坑开挖到
