軟土深基坑施工數(shù)值模擬與實(shí)測研究.pdf

1、深基坑工程隨城市發(fā)展日益被關(guān)注，許多問題有待研究。本文針對柔性支護(hù)軟土深基坑的理論、施工及深基坑施工引起的環(huán)境問題，結(jié)合上海地鐵M8線延吉中路車站深基坑工程，著重就如下幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究和廣泛探討： (1)將擴(kuò)展劍橋模型應(yīng)用于深基坑分析中，并將延吉中路站基坑變形有限元計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果對比分析，通過比較研究，一方面檢驗(yàn)該模型模擬基坑開挖的合理性和有效性，另一方面驗(yàn)證相關(guān)土工計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確性，為今后類似土質(zhì)土工計(jì)算參數(shù)的合

2、理選取提供了參考；對基坑附近有建筑物超載作用和無建筑物超載作用典型斷面處基坑變形做對比分析，探討了建筑物超載對地表沉降槽的影響并得到了一些有意義的結(jié)論；利用有限元計(jì)算結(jié)果擬合得到了柔性支護(hù)軟土深基坑開挖地表沉降曲線方程。 (2)影響基坑變形的因素十分復(fù)雜。如地層土質(zhì)及地下水條件、基坑幾何形狀及深度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度及剛度、支撐剛度、支撐預(yù)應(yīng)力、基坑加固情況、基坑開挖參數(shù)、超載等因素。其中支撐剛度、支撐預(yù)應(yīng)力、基坑加

3、固情況、施工超載等影響因素在施工階段是可以干預(yù)的，因而研究這些因素對基坑變形的影響對基坑施工階段的變形控制具有重要意義。本文以上海地鐵M8線延吉中路站深基坑工程為研究背景，對施工階段基坑變形影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析并得出了若干結(jié)論，為施工階段基坑變形控制提供了依據(jù)。 (3)土壓力的計(jì)算取值直接影響到基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及支撐的內(nèi)力和變形計(jì)算、坑內(nèi)外土體的隆起沉降情況等，土壓力取值合適與否對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的造價(jià)、穩(wěn)定安全有重要意義。本文就經(jīng)典的朗

4、肯土壓力理論和庫侖土壓力理論在用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力計(jì)算時(shí)存在的問題進(jìn)行了分析；在對上海地鐵M8線延吉中路站基坑工程現(xiàn)場實(shí)測土壓力及實(shí)測支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移資料整理、分析的基礎(chǔ)上，探討了土壓力及土壓力系數(shù)隨基坑開挖深度及支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移之間的關(guān)系，分析表明，對于柔性支護(hù)軟土深基坑工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移對土壓力存在非線性的影響；運(yùn)用連續(xù)介質(zhì)有限元法，土體采用擴(kuò)展劍橋本構(gòu)模型，在土與支護(hù)結(jié)構(gòu)接觸面考慮摩擦的影響，對作用于柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)上土壓力的大小及其分

5、布規(guī)律進(jìn)行了研究，并將有限元法計(jì)算土壓力與實(shí)測及經(jīng)典土壓力進(jìn)行比較分析，得出了一些有意義的結(jié)論。 (4)彈性支點(diǎn)法目前被廣泛應(yīng)用于柔性支護(hù)深基坑工程，其被動區(qū)土體水平基床系數(shù)的比例系數(shù)“m”值是本方法的主要參數(shù)之一。參數(shù)“m”值一般工程難以通過試驗(yàn)確定，現(xiàn)有文獻(xiàn)提供的取值范圍，各地區(qū)差別較大，參數(shù)“m”值的選取依然比較模糊。本文就“m”值研究了相關(guān)四個(gè)方面的內(nèi)容：首先就“m”值變化對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響進(jìn)行了分析；其次，

6、對目前“m”值取值方法進(jìn)行了總結(jié)；再次，就采用目前取值方法得到的“m”值應(yīng)用于長條形基坑中存在的問題進(jìn)行了探討并提出改進(jìn)建議；最后，根據(jù)上海地鐵M8線延吉中路站基坑被動區(qū)實(shí)測土壓力及實(shí)測位移，探討了基坑開挖過程中水平基床系數(shù)及其比例系數(shù)“m”值的變化規(guī)律。 (5)針對空間效應(yīng)不明顯的基坑(比如地鐵車站等長條形基坑標(biāo)準(zhǔn)段)，運(yùn)用能量法原理導(dǎo)出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為彈性梁的位移解析式；對于大寬度、不規(guī)則等空間效應(yīng)顯著的基坑，將彈性梁擴(kuò)展為彈

7、性板，運(yùn)用能量原理推導(dǎo)得到了考慮空間效應(yīng)的支護(hù)墻體變形解析解。 (6)在已有研究成果和對大量實(shí)測資料分析處理的基礎(chǔ)上，就柔性支護(hù)軟土深基坑坑周地表位移場的大小及分布規(guī)律進(jìn)行了進(jìn)一步研究，根據(jù)上海地區(qū)深基坑施工實(shí)踐，給出了軟土深基坑柔性圍護(hù)墻后偏態(tài)分布的地表豎向位移表達(dá)式，并通過對若干基坑工程實(shí)例分析，證明本文提出的墻后偏態(tài)分布地表沉降表達(dá)式的有效性和實(shí)用性。 (7)深基坑工程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，涉及多道工序，多個(gè)工種。

8、工程的成敗既取決于設(shè)計(jì)者能否正確地掌握設(shè)計(jì)方法，了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也取決于施工者能否嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求采用合適的施工方法和施工步驟。對于目前仍然處于采用半理論半經(jīng)驗(yàn)方法解決問題的基坑工程，合適的施工方法和施工技術(shù)對基坑施工安全有重要影響。本文就作者親自參加施工的上海地鐵M8線延吉中路站、黃興路站及天津地鐵3號線華苑站等深基坑工程，針對軟土基坑的地下連續(xù)墻施工技術(shù)、淤泥質(zhì)粘土注漿加固施工技術(shù)、基坑周圍環(huán)境保護(hù)施工