基坑工程时空效应

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1、课程内容（一）绪论方案设计基坑的稳定、事故的分析基坑工程施工中的土工问题内力计算周围环境变形的计算基坑围护结构的设计要点课程内容（二）施工方法的选择时空效应规律时空效应施工工艺时空效应法施工参数基坑内地基加固深基坑施工各道工序可能出现的问题及处理方法课程内容（三）深基坑施工环境保护技术监测数据的判读、险情征兆、抢险措施信息化施工监控技术基坑工程的发展研究生课程《基坑工程总论•深基坑工程》第九课时空效应的原理和施工方法第一部分概述日本某基坑工程（采用大面积注浆加固，图中为注浆设备）新加坡某基坑工程（为保护距基坑22m

2、的地铁隧道，采用2层2.5m厚的旋喷注浆满膛加固坑内土体）Boston某基坑工程（为保护周围环境采用密集支撑）国外为解决软土基坑周围的环境保护问题，常采用坑内满膛加固、设置密集支撑等方法，工期长，代价大。在上海软土地区，若在基坑变形预测中不考虑软土流变特征，并在施工中缺乏及时有效的监控手段，基坑变形预测值和实测值会存在较大差异，给基坑周围环境保护带来很大的困难。时空效应理论和方法的特征时空效应理论和方法的最重要特征在于：在软土基坑变形的预测和监控中，定量地考虑施工因素的影响。第二部分时空效应的基本原理上海软土流变试

3、验曲线1、应力水平越低、蠕变时间越短，流变位移越小；2、土体在排水固结条件下要比不排水条件下稳定。通过对流变试验和大量相关研究，可以取得有关控制软土深基坑变形的几点重要启示：一、分层分块开挖能够有效地调动地层的空间效应，以降低应力水平、控制流变位移。二、减少每步开挖到支撑完毕的时间，即无支撑暴露时间，可明显控制挡墙的流变位移，这在无支撑暴露时间小于24小时效果尤其明显。三、解决软土深基坑变形控制问题的出路在于规范施工步序和参数，并将其作为实现设计要求的保证。时空效应规律当施工参数和地基土参数、支护结构参数一起被作为

4、基坑变形预测的计算参数，就能合理准确地预测软土基坑周围地层位移。长条形基坑施工工序和参数每步开挖宽度B无支撑暴露时间Tr基坑角部的斜支撑部分每层施工工序和参数车站端头井施工步序和参数大宽度、不规则基坑施工工序和参数主要施工参数1、开挖深度Hj2、开挖层数3、每层开挖厚度4、每步开挖尺寸5、每步开挖无支撑暴露时间天然地基土参数：Cu，Ps加固体参数：Cu’，Ps’被动区加固预留土堤土堤基坑挡墙大宽度不规则基坑施工步序和参数第三部分工程应用一、长条形基坑工程实例地铁一号线徐家汇车站(a)原设计开挖支撑方案(b)优化后的

5、开挖支撑方案地铁二号线东方路车站(通过调整开挖空间和时限来减少变形)二、地铁车站端头井工程实例第三层土方开挖中的变形增量减至3mm开挖第二层土时东端墙最大水平位移增大至6mm超过了警戒值调整施工参数控制地墙位移地铁二号线人民公园车站三、不规则基坑工程实例新世界商厦剖面图新世界商厦支撑平面图新世界平面图香港广场车站及其周围环境示意图二车站及其周围环境示意图一地下连续墙施工期间东海大楼沉降西西东实施变形控制措施前的工况该工况下东海大楼东西向沉降变形控制措施之一优化开挖步序和开挖参数原开挖步序和参数调整后的西标段施工步序

6、和参数挖土参数作以下调整：1、将运土通道移至超载较小的北面2、将西标准段的每小段开挖宽度由6m减少至3m，无支撑暴露时间减为16hrs，而东标准段因位移较小，仍维持原施工参数。变形控制措施之一优化开挖步序和开挖参数调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比157#地块基坑周围环境示意图157#地块基坑周围环境示意图基坑开挖参数示意图预留土堤宽度10m每小段开挖宽度6～8m每小段在18小时之内开挖并支撑研究生课程《基坑工程总论•深基坑工程》2001年12月18日第十课时空效应方法的设计与计算计算方法(经验公式、半理论半

7、经验解析法、杆系有限元法、平面有限元法、三维有限元法)主要计算参数的取值(以土压力、被动抗力系数的取值为例)时空效应法的计算就是定量地考虑施工因素的影响的方法基坑挡墙位移内力二维计算模型Pa——Rankine主动土压力Kh——弹性计算条件下的被动抗力系数FPa——实测土压力bKh——等效水平基床系数q——地面超载K——水平土压力系数基坑挡墙计算模型支撑系统的计算模型挡墙位移内力的三维计算模型1、采用子结构方法和增量法，并考虑基坑挡墙和支撑系统的位移协调；2、为考虑时空效应规律，被动区抗力系数取值为abKh，其中bK

8、h为二维计算中的等效水平基床系数，a则根据预留土堤宽度B确定。基坑周围地层位移计算运用上海经验公式，根据计算的基坑挡墙位移，可以预测墙后的纵向和横向地表沉降。采用弹性平面有限元方法，并以计算的基坑挡墙位移为边界条件，可以预测墙后的地层位移场。纵向沉降数值分析弹性三维有限元方法可定性地预测大型基坑在不同开挖步序条件下的地层位移分布特征，其计算结果可作为确定合理