2015巖土工程師專業知識答疑:基坑工程設計及施工


考慮時空效應的基坑工程設計及施工的技術要點:
1、首先合理選定基坑開挖及支撐的施工工序和施工參數。基坑開挖和支撐施工是決定基坑工程成敗優劣的關鍵工序。為在基坑開挖中減少土體擾動范圍,保持基坑穩定,并使地層位移和差異位移符合預測值,合理選定基坑開挖及支撐的施工工序和施工參數是決定性因素。開挖和支撐的施工工序基本是按分層、分部、對稱、平衡的原則而制定的,最主要的施工參數是每層開挖中擋墻被動區土體挖除后,擋墻未支撐前的自由暴露時間和暴露的寬度和深度。在大面積不規則形狀的高層建筑深基坑中,擋墻被動區土體往往在開挖中被保留成為土堤狀,此土堤斷面尺寸亦按其能抵住擋墻的要求而定,亦為主要參數。
2、基坑設計中,預測考慮土體流變性的圍護墻體位移和相應的地層位移,并采取措施使之符合保護環境的要求。從實測資料和理論分析中可知:土體流變性時軟土深基坑變形的影響是明顯的,在同一工況下基坑的圍護墻體隨其在開挖后暴露時間的延長而增加,目前一般基坑圍護墻體變形計算均未計及流變因素,在基坑周圍建筑設施對地基位移很敏感時,特別在流變性較大的土層時,就必須準確地采用如下計及土體流變性的計算法,并采取相應的處理對策。
方法一,經驗系數法:將工程實測的圍護墻體位移量進行統計分析,取得在一定地質條件和一定開挖支撐施工參數條件下,墻體位移與按彈性或彈塑性理論所計算的位移(Se)的比值(α),則考慮時空效應的墻體位移值(Shm)為:Shm=αSe
方法二:粘彈性兩維有限元法:通過三軸剪切蠕變試驗和單剪蠕變試驗,建立土壤流變本構模型,再按試驗曲線、通過非線性函性分析及其擬合程序的編制,確定本構模型的參數,以用于粘彈性有限元計算方法。因土質和施工因素的復雜性,土壤流變本構模型參數,很難與實際相符。這就需要在基坑開挖的初始段,用信息反饋法調正土體流變參數,再用以推算下步開挖引起的坑周土層位移,并據此酌定下步控制變形的施工參數。由于基坑施工的監測反饋信息是在一定時空效應的施工條件下取得的,則按此推算的墻體位移實際上已考慮了三維效應。
方法三,三維有限元法:通過大量分析,二維分析由于未考慮空間約束作用,算得的位移一般比三維分析所得結果較大,計算結果偏于安全,計算工作簡易,但無法考慮平行于基坑擋墻的地下管道及隧道的縱向變形特征。
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