深基坑的时空效应法施工

1、深基坑的时空效应法施工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掌握问题,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觉 ,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:依据基坑规模、几何尺寸、围护墙体及支撑结构体系的布置、 基坑 地基加固和施工条件,根据“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,能牢靠、合理地利用土体本身在开挖过程中掌握位移的潜力,达到掌握基坑变形及保护

2、环境的目的。2 工程概况以 Y 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 16.5m18.0m,端头井平面尺寸 22.6m X12.3m,开挖深度18.2m19.9m。围护结构采用1000750 钻孔咬合灌注桩，设609钢管内支撑，基 坑标准段处的支撑及坑底标高见。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

3、下 （标高 1.9m）, 开挖宽度为 36m, 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 为 3m, 无支撑暴露时间限制在工况 4: 第 4 次开挖至第为 3m, 无支撑暴露时间限制在工况 5: 第 5 次开挖至第 为 3m, 无支撑暴露时间限制在3 道支撑下（标高-1.6m）,开挖宽度8 小时以内;4 道支撑下（标高-4.6m）,开挖宽度8 小时以内;5 道支撑下（标高-7.3m）,开挖宽度8 小时以内;天内浇筑垫层及, 实际无支撑暴露工况 6:第 6 次开挖至坑底（标高 -10.1m）,6底板。通过对基坑开挖过程各工况的跟踪记录时间一般在 12 小时左右,个别状

4、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 Z 区基坑开挖自 04 年 8 月 10 日开头,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通过对标准段ZL7-1ZL7-5五个测点的支撑轴力监测数据及其对应工况对照分析发觉: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削减。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,第一道支撑轴力开头降低;当开挖深度至第四道支撑时（工况 4）, 接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

5、深度至第五道支撑时（工况 5）, 接近开挖面的第三、 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）, 接近开挖面的第四、 五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、二道支撑轴力在连续降低。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 的变化状况分析发觉:围护墙的位移变化与开挖深度准时间关系亲密,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 :

6、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 可清晰的看出 ,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特别明显。同时监测数据表明,围护墙

7、的位移变化与支撑轴力变化是亲密相关的,随着开挖深度的增加, 围护墙的最大位移点渐渐向开挖面移动 ,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, 围护桩墙的横向变形会渐渐增大,这会引起支撑轴力的变化 ,而支撑轴力加大,又会反过来阻挡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 ,能有效的削减围护桩墙的变形。4 结语(1) 基坑开挖过程中桩墙的最大位移和深度准时间的关系特别亲密,通过对本基坑各测点监测数据的统计分析可知,当基坑开挖到坑底时,横向位移并没有停止,仍在连续增加,且开挖究竟以后的横向位移增加量占总位移量的 25%45% 。因此,在开挖深度确定的状况下,严格遵循时空效应原理,加快施工进度,是掌握基坑变形的有效手段。(2) 基坑土体挖除后 ,准时架设支撑,能有效的削减围护桩墙的变形。 有试验表明未准时架设第 1 道支撑的墙体其最大水平位移量为 3cm, 而准时支撑的墙体其最大水平位移量仅1cm 。(3) 墙体位移是随开挖发