基坑工程时空效应

基坑工程时空效应现在是1页\一共有119页\编辑于星期二课程内容（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现在是2页\一共有119页\编辑于星期二课程内容（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现在是3页\一共有119页\编辑于星期二研究生课程《基坑工程总论•深基坑工程》第九课现在是4页\一共有119页\编辑于星期二时空效应的原理和施工方法现在是5页\一共有119页\编辑于星期二第一部分

概述现在是6页\一共有119页\编辑于星期二日本某基坑工程（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。现在是7页\一共有119页\编辑于星期二

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。现在是8页\一共有119页\编辑于星期二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。现在是9页\一共有119页\编辑于星期二第二部分

时空效应的基本原理现在是10页\一共有119页\编辑于星期二

上海软土流变试验曲线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。现在是11页\一共有119页\编辑于星期二现在是12页\一共有119页\编辑于星期二

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。时空效应规律现在是13页\一共有119页\编辑于星期二

当施工参数和地基土参数、支护结构参数一起被作为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。现在是14页\一共有119页\编辑于星期二长条形基坑施工工序和参数现在是15页\一共有119页\编辑于星期二现在是16页\一共有119页\编辑于星期二每步开挖宽度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现在是17页\一共有119页\编辑于星期二

大宽度、不规则基坑施工工序和参数现在是18页\一共有119页\编辑于星期二主要施工参数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现在是19页\一共有119页\编辑于星期二第三部分工程应用现在是20页\一共有119页\编辑于星期二一、长条形基坑工程实例现在是21页\一共有119页\编辑于星期二地铁一号线徐家汇车站现在是22页\一共有119页\编辑于星期二(a)原设计开挖支撑方案(b)优化后的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)现在是23页\一共有119页\编辑于星期二二、地铁车站端头井工程实例现在是24页\一共有119页\编辑于星期二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现在是25页\一共有119页\编辑于星期二现在是26页\一共有119页\编辑于星期二三、不规则基坑工程实例现在是27页\一共有119页\编辑于星期二现在是28页\一共有119页\编辑于星期二新世界商厦剖面图现在是29页\一共有119页\编辑于星期二新世界商厦支撑平面图现在是30页\一共有119页\编辑于星期二新世界平面图现在是31页\一共有119页\编辑于星期二现在是32页\一共有119页\编辑于星期二现在是33页\一共有119页\编辑于星期二现在是34页\一共有119页\编辑于星期二现在是35页\一共有119页\编辑于星期二香港广场现在是36页\一共有119页\编辑于星期二现在是37页\一共有119页\编辑于星期二车站及其周围环境示意图二现在是38页\一共有119页\编辑于星期二车站及其周围环境示意图一现在是39页\一共有119页\编辑于星期二地下连续墙施工期间东海大楼沉降西西东现在是40页\一共有119页\编辑于星期二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现在是41页\一共有119页\编辑于星期二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现在是42页\一共有119页\编辑于星期二调整后的西标段施工步序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现在是43页\一共有119页\编辑于星期二调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比现在是44页\一共有119页\编辑于星期二157#地块基坑周围环境示意图现在是45页\一共有119页\编辑于星期二157#地块基坑周围环境示意图现在是46页\一共有119页\编辑于星期二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现在是47页\一共有119页\编辑于星期二研究生课程《基坑工程总论•深基坑工程》2001年12月18日第十课现在是48页\一共有119页\编辑于星期二现在是49页\一共有119页\编辑于星期二现在是50页\一共有119页\编辑于星期二现在是51页\一共有119页\编辑于星期二现在是52页\一共有119页\编辑于星期二时空效应方法的设计与计算计算方法(经验公式、半理论半经验解析法、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现在是53页\一共有119页\编辑于星期二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——水平土压力系数现在是54页\一共有119页\编辑于星期二现在是55页\一共有119页\编辑于星期二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bKh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。现在是56页\一共有119页\编辑于星期二基坑周围地层位移计算现在是57页\一共有119页\编辑于星期二现在是58页\一共有119页\编辑于星期二现在是59页\一共有119页\编辑于星期二现在是60页\一共有119页\编辑于星期二

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。现在是61页\一共有119页\编辑于星期二

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。现在是62页\一共有119页\编辑于星期二

纵向沉降数值分析现在是63页\一共有119页\编辑于星期二现在是64页\一共有119页\编辑于星期二现在是65页\一共有119页\编辑于星期二

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的开步序的依据，以避免邻近保护对象在开挖过程中出现过大的差异沉降。现在是66页\一共有119页\编辑于星期二现在是67页\一共有119页\编辑于星期二现在是68页\一共有119页\编辑于星期二现在是69页\一共有119页\编辑于星期二

纵向沉降数值分析现在是70页\一共有119页\编辑于星期二纵向沉降的变化规律现在是71页\一共有119页\编辑于星期二计算参数的取值现在是72页\一共有119页\编辑于星期二土压力的取值现在是73页\一共有119页\编辑于星期二现场实测土压力地铁2号线陆家嘴车站某断面实测土压力随工况变化图现在是74页\一共有119页\编辑于星期二侧压力系数随开挖深度的变化现在是75页\一共有119页\编辑于星期二水平侧压力系数K随开挖深度的变化图现在是76页\一共有119页\编辑于星期二侧压力系数随时间的变化现在是77页\一共有119页\编辑于星期二地铁1号线所得到的土压力与时间的关系图现在是78页\一共有119页\编辑于星期二现在是79页\一共有119页\编辑于星期二现在是80页\一共有119页\编辑于星期二现在是81页\一共有119页\编辑于星期二现在是82页\一共有119页\编辑于星期二DW4-51断面处各深度（h=4、6、8、10、12、14m)的土压力与位移的变化图现在是83页\一共有119页\编辑于星期二期货大厦测试断面的各深度（h=12、16、20m)土压力随位移的变化图现在是84页\一共有119页\编辑于星期二土压力实用取值方法

基坑保土性侧压力系数K

护等级 一级 软粘土0.75～0.55

二级 软粘土0.70～0.50

三级 软粘土0.625～0.45现在是85页\一共有119页\编辑于星期二由支撑轴力来估算主动土压力系数公式现在是86页\一共有119页\编辑于星期二Calculationformulaofactiveearthpressure现在是87页\一共有119页\编辑于星期二现在是88页\一共有119页\编辑于星期二现在是89页\一共有119页\编辑于星期二 5m 15m

计算实测比值计算实测比值

(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)

挖土至3m0.0357 0.03470.970.1360.1310.96挖土至5m0.0560.03360.940.1350.1150.85挖至6.5m0.03460.03210.920.1350.1080.80放坡阶段0.0347 0.03270.940.1350.1130.83 土压力计算值与实测值比较现在是90页\一共有119页\编辑于星期二孔隙水压力测值与由水位值计算出的静止水压力的平均值随工况变化的比较表

5m 15m

静水压值孔压力值比值静水压值孔压力值比值

(Mpa）(Mpa)(Mpa)(Mpa)

挖土至4m 0.0305 0.0165 0.47 0.135 0.0969 0.71 挖土至10m 0.0339 0.0180 0.53 0.134 0.0942 0.70 挖土至14m 0.0336 0.0175 0.52 0.134 0.0919 0.68 端头井浇底板 0.0323 0.0177 0.54 0.132 0.0929 0.70 端头井浇中板 0.0324 0.0182 0.52 0.132 0.0941 0.71 端头井浇顶板 0.0330 0.0181 0.54 0.133 0.0991 0.74 标一段浇中板 0.0342 0.0189 0.55 0.134 0.103 0.77 标一段浇顶板 0.0344 0.0194 0.56 0.134 0.0983 0.73 结构封顶后 0.0376 0.0211 0.56 0.138 0.106 0.76 现在是91页\一共有119页\编辑于星期二反算出的土压力项的侧压力系数

工况号

实测孔隙水压力

对应的实测土压力

反算出的Ks

5m深 15m深 5m深 15m深 5m深 15m深

工况1（挖土深3m） 0.0347 0.136 0.06348 0.23517 0.58 0.69

工况2（挖土深5m） 0.0336 0.115 0.05685 0.20175 0.47 0.61

工况3（挖土深6.5m） 0.0321 0.108 0.05215 0.1795 0.40 0.50

护坡阶段 0.03217 0.113 0.06007 0.1876 0.56 0.52

现在是92页\一共有119页\编辑于星期二被动抗力系数的取值现在是93页\一共有119页\编辑于星期二实测被动区土压力现在是94页\一共有119页\编辑于星期二现场实测的被动土压力现在是95页\一共有119页\编辑于星期二现场实测的被动土压力现在是96页\一共有119页\编辑于星期二现在是97页\一共有119页\编辑于星期二现在是98页\一共有119页\编辑于星期二Kh值与时间的关系现在是99页\一共有119页\编辑于星期二Kh值与土性的关系现在是100页\一共有119页\编辑于星期二Kh值与开挖空间的关系现在是101页\一共有119页\编辑于星期二Kh值与地基加固的关系现在是102页\一共有119页