复杂软土深基坑围护结构水平位移的时空效应分析
时空效应法在深基坑工程中的应用
Ｉ 土层 层厚／ 重度／ 南 ｃｋａ 渗透系数／ Ｊ ｍ ｝ ／Ｐ 】 ］ ／
（Ｎ． － （ ） ｋ ｍ３ ） 。 （ｍ・ ｃ ｓ） （ Ｎ・ － ｋ ｍ４ ）
７ ９ ０ ． ×ｌ吨 ７ ３ Ｏ ． ×１Ｉ ７
２ １ ０ ． ×１－ ８ ２０ ０ ． ×ｌ １８ Ｏ ． ×１
３０ ０ ０ ４５ ０ ０
５０ ０ ０ ５０ ０ ０ ８０ ０ ０
７粉质粘土 Ｏ ６ ．
８ １粉 质 — 粘 土 ９ １ 质 —粉 粘 土 ９ ２粉 砂 — ２７ ． ９
护周 围环境 。
６ 结 论
经过 此 次 实 践 ， 分体 会 到“ 层 、 充 分 分步 、 匀 、 均 对 称” 的时空 效应理 念在深 基坑 施工 中 的重要性 。在施 工
技术 上要 合理 布置 开挖 流程 ，充分 发挥 被动 区土 体 抵
挡 并延缓 围护 结 构— — 连排 灌注 桩 变形 的作用 。加 强
时空效应法在深基坑 工程 中的应用
口 文 ／ 志 强 谢 恩 杰 高 斌 宋 红 智 高 摘 要： 文章结合天津市泰安道一号院深基坑施工， 介绍 了利用时空效应理论加快施工进
度 ， 制基 坑 变形 的做 法和体 会 。 控
关 键词 ： 深基 坑 ； 支撑 ； 梁 ； 环 土方开挖
体进 行 合 理空 间划 分 ，以期 利用 土 体 结构 形 成 的空 间
抵抗 作 用来 减 少支 护 结构 位 移 并结 合环 梁 混凝 土 早 强 技术 和 基坑 监测 分 析 ， 高基 坑稳 定 性 ， 护周 边 环 境 提 保
深基坑工程支护结构变形的时空效应
６７ 一 ３３ｍ（ 坪 标 高 ＋２６ｍ） ．， １－ 地 ． ．基 坑 开挖 面 积较 大， 周边为道路及房屋设施． 为了控制变形 ， 基坑工程 采用 盖 挖逆作 法施 工．
一
２ 地下连续墙变形的监测
该工程地下连续墙变形监测等级为一级 ， 采用预 埋测斜管的方法． 观测孔沿基坑周边布置 ， 按照监测 点水平 间距不宜小于 ２ 每边监测点数 目不宜小 ０ ｍ、 于 ３个的原则布置， 并在受力 、 变形较大且有代表性 的部位增加密度 ， 共设 ３ ９个观测孔． 每个测斜管从 墙顶向下按 ０ 的间距读数． ．ｍ ５ 本文选择具有代表性
图 １ 基坑部分形状及测点布置
・
９ ・ ２
天 津城 市建设 学 院学报 ２ １ 年 第 １ 卷 第 ２ ００ ６ 期 ３１ 模 型 的建立 ． 深基坑 本 身是 一个 具有 长 、 和深尺 寸 的三维 空 宽
该 处基坑 长度 为 １０ 宽 约 ４ 研究 墙 段 Ａ ２ ｍ， ０ ｍ， Ｂ 长度 ９ 其 上共 有三个 测孔 ， ０ ｍ， 分别 为 Ｃ １Ｃ ２ Ｘ０ 、Ｘ０ 、
报告 ， 该地区土层主要为杂填土 、 粉土 、 粉质黏土、 黏 土， 土质较差． 基坑开挖深度为 ２ ５ ｍ．在支护结构 中， 采用 １ ．ｍ厚地下连续墙作为挡土、 ２ 挡水结构 ， 内 做 Ｏ 衬墙 ； ．ｍ ８ 利用结构楼板作为水平支撑结构 ， 共 设三道楼板支撑 ， 各层楼板受力点标高分别为 ＋ － Ｏ３ ，
挖施工方法 ， 为软土地 区深基坑工程的设计和施工提
供参 考 ．
的部分基坑墙体作为研究对象， 针对地下连续墙变形 的时空效应进行研究 ， 所选部分基坑形状及测点布置
如图 ｌ 所示 ．
１ 工 程概 况
在软土地区超深基坑工程中应用“时空效应”理论指导施工实践—深达24.5m的地铁车站基坑开挖采取的技术措施
了潜 水 沿 降 水 谝 斗 曲 线 缓 慢 渗 透 吸 八 井管 的弊 端 ， 能快 速 而
上 海 明 珠 线 南 浦 大 桥 地 铁 站 位 于 南 浦 大 桥 西 转 盘 引 桥 和 国货 路 之 间 ， 中山 南 路 北 侧 ． 长 １ １ 宽 １ ． ｍ， 下 三 全 ｍ， ７ ７ 地 ８ 层 坑 深 度 在 标 准 段 ２ ９ ｍ， 头 井 ２ ．７ ｍ， 平 均 深 基 ２７３ 端 ４ ５５ 其 度 为 目前 上 海 已完 和 在 建 深 基 坑 之 最 。 其 围 护 体 系采 用 钢
维普资讯
● 地 基 基础
建
筑 基 坑 工 程 中 应 用 软 时 空 效 应 ＂ 论 指 导 施 工 实 践 理
“
深 达 ２ ． ｍ 的地 铁 车 站 基 坑 开 挖 采 取 的 技 术 措 施 ４５
口 邓 绍 伦 （ 上海审建羲和学研究院建设工程咨询监理辞 ２ Ｊ３ ） （０２ Ｘ
有效地降低② ２土层 间的潜水 ， 探井 成孔直径设计为 ７ ０— ０
８０ ｍ， 管 直 径 为 ４ ６ ｍ， 管 总 长 ２ ｍ， 口井 交错 设 ０ｒ 井 ａ １ｒ 井 ａ ４３ 每 置井 管 ５根 ， 管 ４根 ， 节 滤 管 长 ２ ５ 根 据 基 坑 涌水 经 滤 每 ． ｍ， 验 公式 的验 算 ． 基 坑 需 布 井 ｌ 口， 距 １． ｍ， 本 ９ 井 ０ ５ 可满 足 基 坑 降 水 要 求 。 真 空 泵 正 常 抽 水 真 空 度 控 制 在 ００ ３— ００ ＭＰ ． ４小 时 不 同 断 地 抽 水 ， ８ ａ ２ 确保 水位 始 终 处 于每 层开
首 先 要 对 此 处 基 坑 采 取 坑 内地 基 加 固措 施 ， 以控 制地 墙 在 被 动 土 应 力 释 放 时 的 瞬 间 位 移 考 虑 到 土 方 开 挖 速度 对 地 墙位 移 的 影 响 以及 经 济 投 人的 因 索 ， 固 不宜 采 用 满堂 形 加 式 ． 非常 适 台抽 条 加 固 ， 既有 利 于控 制 地 墙 挖 土 初期 位 但 这 移． 叉可 消 除 长 时 间 破凿 加 固 土而 增 长 的后 期 地 墙 附 加累 积
深基坑支护工程时空效应对比分析及建议
[文献标 识码 ] B
[文章 编号] 1 005-6 270�2009�06-0073-02
C
A
3
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1 � � � � � Z HE N G Q SHE N J 2 SHI J -
� � � � � � � � � (1 . C M 1 7 C C .,L ,M A 24 3000 C ; � � � � � � � � � � � � � 2. J M C C . ,L ,N J 21 0008 C ; � � � � � � � � � � � � � � � 3. � � J B � � � � T D C C ,N J 21 0008 C )
3
[摘
要 ] 深基坑支护结构的变形和稳定与时间和空间效应有着密切的关系 , 文章结 合南京河西某项目中同类型两个深基
深基坑 � 时空效应 � 对比分析� 建议
坑支护与土方开挖施工实践, 对其变形和稳定问题进行时空效应对比分析, 并根据时空效应规律提出建议 �
[关键词 ]
[中图分 类号 ] T U 753. 4
� � � � A� � � � � � : � � � T� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � . T � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � H � � � � N � � � � � ,� � � � � � � � � � � � � � � .M , . � � � K � � � � � � � : ; ; ;
江苏建筑
9 年第 6 期 总第 31 期
软土深基坑支护结构内力与变形时空 效应的影响因素分析 江苏省地质工程勘察院
软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析江苏省地质工程勘察院作者：沈智文来源：《科学大众》2019年第01期摘; ;要：文章根据笔者自身从事软土深基坑支护结构设计多年的实际经验，对软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素展开了深入的分析，并根据实际情况给出有效计算模型建立的方式以及时空效应对于变形的影响规律，希望能够对相关从业人员起到一定的启发作用。
关键词：软土;深基坑支护结构;内力;变形;时空效应;影响因素在进行软土深基坑支护结构的分析时，可以将深基坑结构视作一个长、宽、深的三维空间模型，同时考虑到软土地区土质的流变性，进而对其变形量进行时空效应的分析。
对时空效应的分析，能够为深基坑的开挖施工，支护结构设计提供有效的参考，从而达到提升工程稳定性，减少开挖作业对周围环境造成扰动的根本目的，进而使相关企业能够通过施工获得预期的经济效益与社会效益。
1; ; 变形时空效应的分析方法在进行软土深基坑支护結构的内力分析时，对于变形时空效应的分析，应该基于基坑开挖过程中，围护墙体主要承受的横向荷载进行研究。
其水平挠度应该远远低于墙体的厚度，并且墙体的变形应该在允许弹性范围之内。
一般情况而言，墙体的厚度比墙体的插入深度高，也就是说，可以将围护墙体看成一个长度有限、两端与底部有一定条件的竖向厚板，下部的基础在弹性地基之上，如图1所示。
2; ; 计算模型的建立对于软土深基坑支护结构而言，基坑的维护墙体可以简化为有横向支撑力的竖向板，同时，非开挖测绘有水土压力和地面产生的侧压力，两侧的挡土墙对于地基结构的束缚力可以简化为固定的边界。
顶部边界可以视作自由边界，而底部边界可以视作弹性支撑边界。
通过这种简化方法，可以得到结构体系计算模型的方程式：KU=[KP+KS+KR]R。
在本计算式之中，U是墙体的位移量，R是荷载的向量，同时包括墙体上的水土压力以及地面超载力和其他形式的附加力。
K是整体的刚度矩阵，KP代表了墙体的刚度，KS代表了地基刚度，KR代表了支撑结构的刚度。
时空效应规律在软土深基坑工程上的应用
时空效应规律在软土深基坑工程上的应用一、引言:由于土体的各向异性、土工试验的技术局限性和施工因素的复杂性，在基坑施工中各工况下的不断变化的流变参数难以测准，而支护墙体的内力和位移也就难以预测。
目前国内外对此问题尚缺少解决的理论和方法。
因此在软土地区的建筑物和市政公用设施密集的地区，要按控制土体位移保护环境的要求，进行深基坑设计和施工，就带有风险性。
为求得工程安全和环境安全，在国内外一些靠近重要建筑设施的软土深基坑中，于基坑内部进行大量的地基加固以改善土壤性质(如新加坡、台北等工程实例)。
从国内软土地区，特别是上海地区近十年来在深基坑的施工实践和试验研究成果中，可以认识到:在深基坑开挖及支撑过程中，每个分步开挖的空间几何尺寸和支护墙体开挖部分的无支撑暴露时间，与周围墙体和土体位移有一定的相关性。
这里反映出基坑开挖中时空效应的规律性。
实践证明:运用时空效应规律， 能可靠而合理地利用土体自身在基坑开挖过程中控制土体位移的潜力而达到保护环境的目的，这是一条安全而经济的技术途径，这已为上海近两年来完工的五个深基坑工程实践所验证。
二、考虑时空效应的基坑工程设计及施工的技术要点:1、首先合理选定基坑开挖及支撑的施工工序和施工参数。
基坑开挖和支撑施工是决定基坑工程成败优劣的关键工序。
为在基坑开挖中减少土体扰动范围，保持基坑稳定，并使地层位移和差异位移符合预测值，合理选定基坑开挖及支撑的施工工序和施工参数是决定性因素。
开挖和支撑的施工工序基本是按分层、分部、对称、平衡的原则而制定的，最主要的施工参数是每层开挖中挡墙被动区土体挖除后，挡墙未支撑前的自由暴露时间和暴露的宽度和深度。
在大面积不规则形状的高层建筑深基坑中，挡墙被动区土体往往在开挖中被保留成为土堤状，此土堤断面尺寸亦按其能抵住挡墙的要求而定，亦为主要参数。
2、基坑设计中， 预测考虑土体流变性的围护墙体位移和相应的地层位移，并采取措施使之符合保护环境的要求。
考虑时空效应的软土深基坑设计与施工
此外 ， 基坑 的分 层 、 分块 开挖 ， 每次 开挖 土方 的大小 、 度 亦 深 对围护体有影 响， 显示 出空间效应。在软 土深基坑设计 与施工 中 对 时空效应影 响的把握 ， 会对工程 的成败 起举足轻 重的作用 。文
体系 内力 时， 将围护墙凝聚成作用在支撑 围檩上 的法向和切 向弹 簧， 而没有考虑围护墙的变形影响 内支撑 的受力与 内支撑的变形 亦影响 围护墙所受约束之 间相互协 调的作用关 系。
时空 效 应 的影 响 。
Ｋｈ
图 １ 围护 结 构 计 算 简 图
对于被动 区土 的水 平 向抗 力系ห้องสมุดไป่ตู้
的取值 ， 国内外 学者做
了大量 的工作 。为 了获得在 一定 地质 和施 工条件 下的水 平 向基 力、 土压力等实测数据 ， 并通过 大量反分析 ， 归纳出考虑时空效应 的 表 达式。刘建航院士提出采用如下 的水平 向基床系数 ：
对 无 地 基 加 固土 ：
＋ｏ １ ｒ ． ．７ １０＋０ ０ ｔ ｉ ｈｉ ．８ ｈ ＋
ｊｃ ￣
规 范法求解 基坑 围护结构 内力 和变 形时 ， 对板 式支护体 系采 床系数 ， 比较统一 的观 点是通过现场 实地 监测 ， 收集挡墙 位移 、 内 用如 图 １ 所示的模型 ， 采用 竖 向弹性 地基梁 的基 床系 数法计 算 。 内支撑则按平面杆系模型计算 。该模 型 中， 开挖侧 土压力取 朗 非
ｑ
的方 法 加 以改 进 ：
１ 对土体考虑时空效应 。这包含 两个方面 的内容 ： ） 对非 开挖 侧土体 的主动土压力值进行修正 ； 对开挖侧被 动 区土 的水平向基 床系数 ， 采用考虑 时空 效应 的 Ｋ 。 刘 国彬提出 了主动土压力系数 Ｋ 与基坑 保护 等级相联 系的 取 值原 则。基坑 主动区（ 非开挖侧 ） 土体 侧 向压 力系数 Ｋ 值 与土 层性质 、 支护结构 的水平位移 、 软土 的流变性 、 支护结构 的刚度以 及 加固体的力学性质 等 因素 有关 。刘 国彬 根据若 干基 坑主动 土 压力实测值 的分 析 ， 以表 格 的形式给 出 了 Ｋ 值 的取值 范 围。这 样， 在基坑 围护结 构设计 中， 采用上述主动土压 力值 ， 可以考虑 则
地铁基坑运用“时空效应” 理论挖土施工浅谈
地铁基坑运用“时空效应” 理论挖土施工浅谈一、前言从八十年代末到二000年上海分别建成了地铁一号线与地铁二号线，在工程实践中不断探索，不断总结，不断提高的过程中，老一代地铁建设者发现了软土地基深基坑开挖过程中地层位移变形的“时空效应”规律，这一规律的发现对上海地铁深基坑施工安全起到了决定性的作用。
“时空效应”顾名思义即充分利用软土基坑坑内土方开挖后，土体变形在时间和空间上的滞后特性，及时架设支撑与预加轴力平衡围护内外土压力差，从而达到控制围护变形和周边地面变形的挖土与支撑两道工序组合工况效应。
目前正值我司在大力拓展地铁施工业务之际，将会遇到愈来愈多深基坑挖土施工与周边环境安全保护问题。
但由于基坑挖土与支撑安装工序不是工程实体结构的一部分，不存在传统意义上的质量好坏概念，所以往往会在基坑挖土上最大限度的压缩工期，这一做法很可能会产生挖土与支撑两道工序脱节、基坑开挖面过长、后续内部结构底板跟不上挖土速度等问题从而导致基坑围护结构不稳定和周边建筑物、地下管线沉降等。
望通过我部基坑挖土施工的深刻教训，和几点运用“时空效应” 理论顺利完成基坑挖土体会的浅述，以引起一线施工管理人员对运用“时空效应” 理论进行基坑开挖土的重视。
在此也为七宝站施工导致周边建筑物沉降而对公司产生了一定的负面影响表示深深的歉意！二、深基坑施工概况9号线一期七宝车站主体基坑端头井采用800厚31米深地墙围护结构，标准段采用600厚29米深地墙围护结构；端头井开挖深度16.8m,标准段开挖深度15米左右；端头井与标准段均设5道Φ609×16钢管支撑；坑底下3m采用旋喷桩抽条对撑加固。
基坑北侧距围护22米有一9层在建建筑，钢筋混凝土框架结构，箱形基础埋深5米，大底板下设有32米深Φ800钻孔灌注桩。
基坑南侧距围护结构6米有两栋6层砖混结构待迁民房，片筏基础埋深约2米，基底下长期积水，两栋房屋均修建于八十年代，结构尚好。
三、基坑土方开挖施工与周边环境变形情况（一）第一阶段土方开挖第一阶段基坑沿深度分5层土开挖，沿纵向分为八个开挖段和以6米左右划分为若干小段（分块）开挖。
考虑时空效应的软土深基坑墙后土体水平位移场计算
,
道
,
钢管 局部
。
双 拼 支撑 作 为 围护 体
,
监控 手段 而 土 体 的复杂 性 及 众 多 的不 确 定 性 给工 程 带来 了难 度 和 不 经 济性
。
系 外 加 一 排 搅 拌 桩 止 水 各 道 支 撑 中心 标 高 如剖面图 为 研究 土 体水 平 位 移 场 结 合墙 轴处地下墙后沿横 向
乙人
。
搁置 置 期间
开挖 期间
搁置
开挖
搁置 期间
距 离 处 土 体 水 平 方 向应 力 不 平 衡 差 值
,
期间
期间
期间
较小 宏 观上 土 体水 平 位 移 速 率 亦 相 对 较 小 支 撑 完 成 后 当连 续 墙 位 移 相 对 稳 定后
, , , ,
乙公
,
接 近 于 零 墙 后 土 体水 平 位 移 速 率 逐 渐 减 小 远 小 于 开挖 期 间土 体水平 位 移 速 率
与综 合 判 断 而 时 空 效 应 原 理 旨在 按 理 论 导 向 量测定 量 经验判 断 精 心 监 控 的原 则 行控制
”
。 、 、 、
。
“
”
,
从 设 计理 论 到 施 工 技 术 对 岩 土 工 程 的 变 形 进
并 根 据 土 体具有 流变特性在基 坑工
“
、 、 、 、 。
一
程 的应 用 中提 出 了 分 层 分 块 对 称 平 衡
挖 深 基 本 相 当 并 在 随后 的
时 期保持在地表下
左
右
。
,
的最 大位 移值
, ,
软土地区深基坑考虑时空效应的变形特征分析
② 粉 质 粘 土 ③ 淤 泥 质 粉质 粘 土
④ 粉 细砂
⑤ 粉 细砂 ②
２ ０ ． ３
Ｉ ４ ． ５
１ ２ ． ４ ９
１ ３ ． ３ ５
４ ． ｏ
９ ７ ． ０
ｏ ． ２ ５
０ ． ２ ２
１ ９ ． ４
２ ０ ． ５
９ ． ｏ
８ ． ５
的变形 特征 和变 化规 律 。并与 现场 实测 数值进 行
对 比分 析 ， 证 实 了在 软 土地 区基坑 设 计 和施 工 中
一 道 为 钢 筋 混凝 土 支撑 ， 其余 均 为 直 径 ６ ０ ９ ｍｍ
钢 管支 撑 。各土 层物 理力学 参数 见表 １ 。
表 Ｉ 各 土 层 物 理 参 数 表
随着 城市 建设 的快 速 发 展 ， 大 量 的深基 坑 工
考虑 时空效 应 的必要 性 。
蓑 较 复 杂 ， 目 前 我 国 在 基 坑 设 计 中 大 荔 多 考 虑 呈 土 体 弹 … 工 程 … 概 ～ 述
性 变形 ， 很 少考 虑 塑 性 变形 。至 于 “ 时 空 效 应” 产 生 的影 响 ， 在实 际工 程 中也从 未考虑 ［ １ ］ ， 致 使设 计 计 算值 同现场 实测 值 之 间相 差 较 大 ， 可 信度 大 大
京 青 奥 轴 线 地 下 交 通 系统 Ｊ ２区 明 挖 区 间 基 坑 工 程 为 实 例 ， 对现场实测数据进行 分析探讨 ， 采 用 等 效水平抗力系数计算方法 ， 并 与实 测 数 值 进 行 对 比 分 析 ， 证 实 了 在 软 土 地 区基 坑 设 计 和 施 工 中 考 虑时空效应的必要性 。 关 键 词 软 土 深 基 坑 时 空 效 应 弹 性 杆 系 有 限 元 法
时空效应规律在软土深基坑工程中的运用
时空效应规律在软土深基坑工程中的运用时空效应规律是指当地质介质的拉伸应变变化速率较大时，引起材料本构关系的非线性和耗散效应，并且导致地震动传播速度改变的现象。
在软土深基坑工程中，时空效应规律的运用可以对地震动作用下的土体动力响应进行分析和预测，为基坑工程的设计和施工提供科学依据。
首先，在软土深基坑工程中，时空效应规律可用于地震动的输入，即考虑地震动在不同时间段对土体动力响应的影响。
由于地震动的频率特性和持续时间在时间上都是变化的，因此土体的阻尼特性、动力刚度和波速也会随之发生变化。
在设计地震动参数时，可以根据时空效应的规律来确定不同时间段的地震动参数，以更好地反映土体的动力特性。
其次，时空效应规律还可以用于基坑工程中土体的动力特性分析。
由于软土具有较大的应变变化速率，其本构关系是非线性的，土体的动力参数如剪切模量、阻尼比和波速等也会发生变化。
通过考虑时空效应规律，可以更准确地分析土体在地震动作用下的应力应变关系，为基坑工程的稳定性和安全性评估提供可靠依据。
另外，时空效应规律的运用也可以在基坑工程中预测地震动引起的土体动力响应。
通过分析时空效应对地震动传播速度的影响，可以预测地震动在基坑内的反射、折射和透射的规律，从而预测土体动力响应的分布和幅值。
这对于基坑工程的抗震设计和土体的稳定性评估都具有重要意义。
最后，时空效应规律的应用还可以指导基坑工程的动力响应控制和减振设计。
考虑到软土的时空效应特性，可以采取合理的减振措施，例如设置适当的缓冲带和隔震层，以减小地震动对基坑结构的影响。
同时，还可以根据时空效应规律合理选择动力响应控制指标，如合适的位移控制限值和剪切应变控制限值等，以确保基坑工程的安全性和可靠性。
综上所述，时空效应规律在软土深基坑工程中具有重要的应用价值。
它可以为地震动参数选择、土体动力特性分析、土体动力响应预测以及动力响应控制和减振设计等提供科学依据，为软土深基坑工程的设计和施工提供可靠保障。
复杂软土深基坑围护结构水平位移的时空效应分析
复杂软土深基坑围护结构水平位移的时空效应分析[摘要]通过对某市地铁二号线海珠广场站基坑围护结构墙体实测水平位移的分析,阐述了它的一些变化规律,论述了基坑的时空效应是导致这种现象的主要原因。
[关键词]深基坑;水平位移;时空效应1引言在软土地区进行基坑开挖,变形问题受到了人们越来越多的重视。
软土通常具有强度低、压缩性高、含水量大的特性,软土地基中基坑围护设计不当,易造成过大的围护体侧向位移、周围地表沉陷及坑底隆起,进而影响基坑的稳定及其邻近设施的安全和正常使用。
通过大量软土基坑实践人们已经认识到: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施工参数对基坑变形具有明显的相关性。
深基坑本身是一个具有长、宽和深尺寸的三维空间结构,加之软土地区地基土的流变性,使得围护结构的内力与变形具有明显的时空效应,因而其围护系统的设计是一个复杂的三维空间受力问题。
国内外已有不少学者对基坑开挖的变形性状进行了研究[1,2],由于基坑开挖是一个复杂的系统工程,影响变形的因素有许多:土体的性质、基坑开挖的深度和宽度、围护结构及支撑的刚度、支撑预加轴力、入土深度、施工工况等。
2工程概况某市地铁二号线的海珠广场站基坑由三部分组成:车站主体部分为147m×21.1m和27.5m(盾构井)的矩形基坑,开挖深度分别为24.5m和26m(盾构井)。
东南端水处理用房部分为26.5m×15.8m的矩形基坑,开挖深度为12.8m。
车站西北端风道及小站厅部分为23m×17.5m的矩形基坑,开挖深度为16m,三部分连成一片,采用明挖法整体施工(见图1)。
海珠广场站基坑采用地下连续墙加钢支撑的围护结构,连续墙是5m 一个槽段,墙厚800mm,设五道Φ609的钢管钢撑。
土层主要的分布情况如表1所示,基坑南端距珠江边平均约40m左右,地下水丰富,与珠江水位密切相关。
工程地质情况如下:(1)基岩以上以冲积层为主,在淤泥层以下出现一个厚度较大的砂层,由上而下分别为粉细砂层和中粗砂层(见表1)。
软土地区深大基坑深层水平位移变形特征探讨
软土地区深大基坑深层水平位移变形特征探讨摘要：在软土地区实施深基坑土方开挖时，其围护结构会因外侧水土压力的作用下，使基坑内出现水平位移的状况；当基坑围护结构的水平位移情况出现偏差太大时，就有可能导致支护体系整体失稳，严重时还会发生坍塌事故。
为此，对深大基坑围护结构的深层进行水平位移监测是非常必要的。
本文结合工程实例对珠海横琴地区超大深基坑围护结构的深层水平位移监测成果进行了分析，同时提出了对其变形状况的相关控制措施，为日后类似工程提供参考。
关键词：软土深大基坑；围护结构；深层水平位移；活动式测斜仪；变形特征；应用成果0 引言近年来，在深基坑支护工程中，还存在由于未严格按“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的土方开挖原则，造成基坑围护结构出现严重变形，以致支撑体系承受不住出现失稳，还导致基坑周边的建筑发生较大的差异沉降，最终导致结构裂缝；同时，还对基坑周围的硬性管线也带来影响，在差异沉降严重时出现漏水、漏气等次生的灾害。
可见，在进行深基坑土方开挖过程中，特别是软土地区深层水平位移变形尤为明显和重要，必须对其围护结构进行深层水平位移的监测工作，以确保支护体系的稳定性。
就目前，对深基坑支护结构的深层水平位移监测主要采用活动式测斜仪，但在实施监测的过程中，操作水平上还存在偏差，以致其监测成果不能很好地反映围护结构的真实变形状态，活动式测斜仪成了深基坑支护结构监测关键环节。
因其监测的成果对深基坑的施工工艺是否需要调整，以及对原设计方案进行优化能够起决定性的作用。
下文先对活动式测斜仪的测斜原理及其数据处理进行描述，再根据工程实例，介绍软土地区深大基坑支护结构深层水平位移的变形特征，并探讨其变形规律，总结经验，为日后类似工程提供参考。
1 测斜仪的测斜原理对于测斜的应用原理，是将测斜管埋设在被监测的对象内，然后通过对测斜管轴线与铅垂线间夹角测量其变化量，以此来监测土层、围护结构的各深度处水平位移的状况。
在测斜仪的种类中，最为广泛应用的是活动式测斜仪。
深厚软土深基坑支护结构变形的实测与分析
深厚软土深基坑支护结构变形的实测与分析发表时间：2018-11-07T16:44:34.987Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第17期作者：陈益军1 周健2[导读] 一倍基坑深度处下沉量最大。
锚索拉力较小，变化幅度不大。
地下水位处于软土层中，属弱透水层，水位基本不变。
1、常州市武进区建设工程施工图设计审查中心江苏省常州市 2130002、常州市中元建设工程勘察院有限公司江苏省常州市 213000摘要：为探讨深厚软土地区深基坑开挖基坑支护结构变形及周边土体的位移特性。
以龙海某深厚软土深基坑支护工程为例，通过有效的监测手段，确保了施工过程中深基坑及周边环境安全可控，并对监测数据进行分析，为类似的深基坑开挖及支护结构设计提供了参考。
关键词：深厚软土；深基坑；支护结构；变形；实测与分析引言随着社会的发展，对沿海地区地下空间的开发利用越来越多。
滨海地区主要以深厚软土为主，总体属欠固结土，强度低、灵敏度大，基坑施工过程中易产生排水固结，导致周边环境的破坏。
为确保基坑的安全，应对基坑的进行监测，分析监测数据，基坑出现问题时及时做出相应的应急措施。
1深厚软土深基坑支护简述在20世纪80年代开始，深基坑桩锚支护结构开始逐渐地被使用，由于预应力锚杆使得支护桩的变形情况得到了良好的改善，能够有效地控制位移现象的出现，但是在预应力的作用之下会使深基坑的结构更加的复杂繁琐。
在开挖的过程中，会受到被动土压力的影响，使强度增加25%的作用。
深基坑的支护结构变形和受力会受到很多的因素影响，比如水分、地质条件、自然环境等等，所以在进行深基坑桩锚支护结构的时候要将这些因素都考虑到，确保深基坑不会出现受力和变形的情况，这样才能够使深基坑工程的质量得到有效的保证。
桩锚支护结构是由支护桩和锚杆锚固两部分共同组成的，其中的主要的构件包括支护桩、锚杆等等，施工中，主要是在深基坑开挖前，需在深基坑周边插入支护桩，开挖到一定程度的时候将锚杆打入到岩体中，然后对其进行固定，使基坑能够更加的稳定[1]。
软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析_高文华
表 5 墙水平位移 (mm) 最大竖向弯矩 Mx (kN·m) 最大横向弯矩 My (kN·m) 最大扭矩 Mxy (kN·m)
017 H
50171 161814 20412 67316
110 H
48111 156519 20216 65315
115 H
42107 131517 16810 54714
2 时空效应分析的基本原理和方法
211 基本假定 (1) 鉴于基坑开挖过程中 , 围护墙体主要承受垂
收稿日期 : 2000 Ο10Ο09 湖南省教委科研项目资助 (项目编号 : 99C160)
图 1 支护结构计算分析简图
第 34 卷 第 5 期
高文华等·软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析
研究表明 , 围护墙体和周围软土地层的变形随时
间发生变化 , 具有明显的时效性 , 因此 , 软土地层中
的基坑开挖过程宜采用可考虑时间因素的粘性模型 。
在应力边界和排水条件保持不变的情况下 , 地基模型
可用线性粘弹性 KelvinΟVoigt 模型模拟[9] 。
由此可见 , 式 (1) 可模拟在不同的开挖条件下
通过对支撑施加预加轴力控制墙体位移是工程施 工常用的措施 。在上述工程实例中 , 三道支撑的设计 预加轴力分别为 100t 、250t 、300t , 分析研究中分别 将其取为 011 倍 、1 倍 、112 倍的设计预加轴力值后 进行了计算 , 第四工况结束时的计算结果见表 3 。
表 3 支撑预加轴力对墙体位移和内力的影响
最大水平位移 (mm) 最大竖向弯矩 Mx (kN·m) 最大横向弯矩 My (kN·m) 最大扭矩 Mxy (kN·m)
0101 K 011 K 110 K 1010 K
基坑工程时空效应理论简述
基坑工程时空效应理论简述High quality manuscripts are welcome to download基坑时空效应简述基坑工程时空效应理论是指在基坑工程施工中科学地利用土地自身的控制地层位移的潜力，以解决软土深基坑稳定和变形问题的一整套设计、计算方法和施工工艺。
包括两方面：一是根据基坑工程设计所选定的主要施工参数（即基坑规模、邻近环境要求、几何尺寸、支撑形式、幵挖方式和地基条件等），通过时空效应理论的分析计算，设计出详细的可操作的幵挖与支撑的程序及施工参数，一般按分层、分步、对称、平衡的原则幵挖与支撑，其中最主要的施工参数是分层幵挖的层数、每层幵挖深度，以及每层幵挖中基坑挡墙被动区土体幵挖后、挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度；二是根据已设计好的或正在施工的施工参数、施工工况，基坑工程时空效应理论提出了计算基坑支护系统的内力、变形以及对周围环境的影响的新方法（包括平面和空间三维有限元计算方法）多分析土压力随时间、工况等的取值方法及其规律，从软土流变性等理论基础上研究基坑周围位移及对邻近建筑物和地下管线等的影响的计算方法并提出了应用时空效应原则控制基坑变形的设计方法和施工工艺：分段、分层、随挖随撑、按规定时限施加预应力，作好基坑排水，减少基坑暴露时间，地铁车站深基坑施工技术要点（即21条）等等深基坑施工技术要点也是从此产生。
基坑工程时空效应理论预测的支护结构的内力和变形以及邻近建筑物及地下管线等的位移的准确度可达80%以上，误差很小。
应用时空效应理论能有效地控制基坑变形，保护周围建筑物、地下管线、邻近隧道等的安全，在深基坑施工中已获得广泛地应用，发挥了重要的作用。
基坑工程时空效应理论及施工工艺适用于并已在合种类型的基坑工程中获得广泛的应用，在软土地区应用效果尤为显着。
在需要时配以必要的地基加固，可以收到事半功倍的效果，其原理也可推广至桩基等整个岩土工程中。
基坑工程时空效应理论及施工工艺已编入国家基坑工程行业规范、上海地区基坑工程规范、《基坑工程手册》、“21条”等，秦四清等在《深基坑工程优化设计》一书中评价时空效应是软土工程中的一次类似于岩石隧道中新奥法的革命。
软土深基坑变形性状的时空效应研究的开题报告
软土深基坑变形性状的时空效应研究的开题报告一、研究背景随着城市建设的不断发展，越来越多的高层建筑、大型工厂和人行道等需要在软土地基上建设。
对于软土地基的处理，基坑挖掘是影响建筑物稳定性的重要因素之一。
在软土地区，基坑挖掘对周围土壤和建筑物产生了明显的变形和沉降。
但是，土壤的空间分布和物理性质并不均匀，受建筑物荷载、降水、季节变化等因素的影响，土壤的力学性质和变形状态在时间和空间上都是变化的。
因此，研究软土深基坑变形性状的时空效应具有重要意义。
本研究将从实际工程案例出发，通过现场监测和数值模拟，探究软土深基坑的变形性状时空变化规律，为基坑挖掘的设计和施工提供科学依据。
二、研究内容1. 实地调查和监测：选取某一软土地区的基坑工程为研究对象，通过实地调查和监测，获取基坑挖掘过程中土壤的变形数据。
监测点应包括挖掘中心、边坡、基坑底部等位置。
2. 数据分析：分析监测数据，探究土壤变形的时空变化规律。
通过分析不同因素（如降水、季节等）对土壤变形的影响，确定软土地区基坑挖掘的最佳施工时期和方法。
3. 数值模拟：基于FLAC软件，开展软土地区基坑挖掘的数值模拟。
在模拟中考虑土壤的物理性质、设定边界条件和力学参数，模拟土壤的变形过程，验证实测数据。
4. 空间插值分析：将实测数据和模拟数据进行空间插值，得出软土地区基坑变形的时空分布图。
三、研究意义1. 研究结果可以为软土地区基坑挖掘的设计和施工提供科学依据，降低基坑开挖带来的安全风险。
2. 可以为深入探究软土地区土壤的变形特性提供新思路，为科学使用和管理土壤提供依据。
3. 对于相关研究领域的学者和从业者，本研究可以为其进一步研究提供思考和探索方向，提高研究水平和科学能力。
四、研究方法1. 现场调查与监测：利用先进的监测技术，对软土地区的基坑挖掘状态进行实时监测，记录其变形数据。
2. 数据分析：在对变形数据进行初步分析的基础上，使用SPSS和Excel等统计软件进行进一步分析。
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复杂软土深基坑围护结构水平位移的时空效应分析[摘要]通过对某市地铁二号线海珠广场站基坑围护结构墙体实测水平位移的分析,阐述了它的一些变化规律,论述了基坑的时空效应是导致这种现象的主要原因。
[关键词]深基坑;水平位移;时空效应1引言在软土地区进行基坑开挖,变形问题受到了人们越来越多的重视。
软土通常具有强度低、压缩性高、含水量大的特性,软土地基中基坑围护设计不当,易造成过大的围护体侧向位移、周围地表沉陷及坑底隆起,进而影响基坑的稳定及其邻近设施的安全和正常使用。
通过大量软土基坑实践人们已经认识到: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施工参数对基坑变形具有明显的相关性。
深基坑本身是一个具有长、宽和深尺寸的三维空间结构,加之软土地区地基土的流变性,使得围护结构的内力与变形具有明显的时空效应,因而其围护系统的设计是一个复杂的三维空间受力问题。
国内外已有不少学者对基坑开挖的变形性状进行了研究[1,2],由于基坑开挖是一个复杂的系统工程,影响变形的因素有许多:土体的性质、基坑开挖的深度和宽度、围护结构及支撑的刚度、支撑预加轴力、入土深度、施工工况等。
2工程概况某市地铁二号线的海珠广场站基坑由三部分组成:车站主体部分为147m×21.1m和27.5m(盾构井)的矩形基坑,开挖深度分别为24.5m和26m(盾构井)。
东南端水处理用房部分为26.5m×15.8m的矩形基坑,开挖深度为12.8m。
车站西北端风道及小站厅部分为23m×17.5m的矩形基坑,开挖深度为16m,三部分连成一片,采用明挖法整体施工(见图1)。
海珠广场站基坑采用地下连续墙加钢支撑的围护结构,连续墙是5m 一个槽段,墙厚800mm,设五道Φ609的钢管钢撑。
土层主要的分布情况如表1所示,基坑南端距珠江边平均约40m左右,地下水丰富,与珠江水位密切相关。
工程地质情况如下:(1)基岩以上以冲积层为主,在淤泥层以下出现一个厚度较大的砂层,由上而下分别为粉细砂层和中粗砂层(见表1)。
(2)地下水丰富,在砂中的地下水与珠江河水连通,地下水位的变化与土体稳定密切相关。
(3)强风化岩普遍出现在地下13~15m深处,主要是泥岩及砂质泥岩,中风化和微风化出现在地下15~20和30m以下处。
这种岩属软质岩,失水后易因龟裂而导致基强度变得很低。
3施工的复杂性从横向看,基坑土石方的分层开挖施工可分为六个步骤(如图2):第1步,挖至约6m深(这里指的是最深处,下同);第2步,架第1道支撑,然后挖至10.5m;第3步,架第2道支撑,挖至15m;第4步,架第3道支撑,挖至约21m;第5步,架第4道支撑,挖至25.5m;第6步,架第5道支撑,挖至最终开挖面。
在实际施工中,开挖面与预定开挖面有出入,进入岩层以后,有普遍超挖现象。
从纵向看,基坑土石方的分层开挖施工可分为三期(如图3):开挖自南向北进行,第1期位于靠近珠江的一侧。
如图3中所示坡度大约在1∶3左右。
在每一期范围内,土体分层开挖,也是自南向北进行。
4施工监测施工监测是动态设计的一部分,是设计的完善和补充,通过监测收集各种数据,准确地掌握施工期间结构各部位的实际工作状况及邻近建筑物的安全情况,以便及时地反馈信息,采用相应的必要的工程措施,确保工程建设的安全可靠。
同时,通过对监测数据的分析,可以检验设计理论和计算模式是否符合实际,从而不断完善设计理论和提高设计水平。
本基坑工程在开挖及支撑施工过程中,对以下内容进行了监测:支撑的轴力;地下连续墙的变形和地层位移(包括墙体变形及墙体沉降);地层基底反力和孔隙水压力。
这里主要就地下连续墙墙体的变形的监测进行分析说明。
4.1地下连续墙墙体变形监测墙体变形监测采用精密光学测量滑动测斜仪进行监测,沿地下连续墙通长布置,其中在NB3、ZA10、YB10、ZA17、YB17、ZA24、YB24等墙段(见图1)都设有测斜管进行监测,在开挖过程中每天测试2次。
测试过程中,测斜管固定在地下连续墙钢筋笼应有足够刚度的部位,防止起吊时钢筋笼变形导致测斜管破裂;测斜管应密封,防止水泥浆、泥浆、杂物进入,导致测斜仪难以进入;混凝土达到龄期后、土方开挖前及时读取实读数,测斜仪读数应在0和180°时各测读一次,以消除仪器误差。
地下连续墙墙顶的位移观测点设于圈梁顶上。
4.2实测位移分析本文在基坑的标准段选取了位于同一侧的三个墙段YB10、YB17、YB24为研究对象,这三个墙段工程地质条件相差不大,只是进入强风化层的先后(在地表以下15m~17m处),即岩层的厚度有差异,但这对于上部分的围护结构位移影响不大。
图4是该三个墙段的墙顶水平位移随着土体的开挖而变化的情况,其中纵坐标是墙顶的水平位移,而横坐标是表示从本墙段开挖时算起的累计时间。
由于各个墙段开始开挖的时间不一,因此每个墙段墙顶的水平位移不是在同一个时间里发生的,而是在各自的时间段里变化的情况,以此来比较各个墙段水平位移的变化幅度。
同时,图4还给出了YB24墙段在各个时刻的最大水平位移,在前55天最大水平位移发生在墙顶之后,最大水平位移点下移。
图5分别是YB10、YB17、YB24墙段在第1开挖步和第6开挖步的实测水平位移。
通过对实测位移的分析,可以得出以下规律:(1) 刚开挖未加支撑时,墙顶水平位移—时间曲线的变化规律从图4可以看出,刚开挖未加支撑时,墙顶的水平位移增加很快。
以YB10墙段为例,从开始开挖到第10天,墙顶水平位移从0增加到20.85mm,平均每天增加2.085mm,并在第31天时达到30.2mm,超过警戒值,且导墙与连续墙之间有2cm的裂缝;而YB17墙段从开始开挖到第10天,墙顶水平位移从21.9mm增加到44.1mm,超过警戒值14.1mm,平均每天增加2.22mm;YB24墙段在5天内从36.1mm增加到43.8mm,平均每天增加1.54mm。
由此可知,墙段从刚开挖到加第1道支撑时位移—时间曲线的斜率一般是最大的。
这主要是因为基坑开挖是一个荷载释放的过程,特别是在刚开挖时,荷载释放的速率是最快的。
(2) 基坑开挖的时空效应,对墙段变形和土体蠕变变形的影响由图4和图5可知,YB10墙段的水平位移明显小于YB17和YB24。
YB10墙段与YB17墙段的开挖刚好相差一个月,YB17墙段在未开挖时,墙顶已有了21.9mm的初始水平位移。
再比较YB24和YB17墙段,它们之间的开挖相差了3个月,YB24墙段刚开挖时,YB17墙段已挖至约13m处,需加第3道支撑,而与YB10墙段更是相差了4个月,此时YB10墙段已挖至约25m处,需加第5道支撑,YB24墙段的墙顶初始水平位移更是达到了29.19mm。
分析其原因,主要是由于时空效应所产生的:①空间效应:从纵向开挖剖面图3可知,基坑开挖是由南向北进行的,YB10和ZB10墙段位于第1期开挖区内,而YB17和ZA17墙段正好位于第1期开挖边线上,与该边线大约相交在第1、6工况的时间-位移图于地面以下13m处,YB24墙段位于第2期开挖区内,YB17墙段正好位于基坑标准段的中间,由于基坑开挖的空间效应,该墙段的变形是最大的。
②时间效应:YB17墙段比YB10墙段开挖晚一个月,YB17墙段在土体未开挖时墙顶的水平位移就达到了21.9mm,而在后面的土体开挖中,由于为了保证南面盾构井早日开挖,第1期开挖区内土体开挖较快,同时第2期开挖区内的支撑未及时加上(主要为了出土方便),土体蠕变变形很大。
(3)在深大基坑的开挖过程中,开挖深度对墙段中间位置附近的水平位移的影响从图4可知,墙段在加了第1道支撑以后,墙顶的水平位移的总趋势是随着时间(开挖深度)的增加而逐渐减小的。
但在刚开挖到加第3道支撑之间大约挖深为12~15m左右,没有大的变化,比较平稳,这时墙段的最大水平位移点是在墙顶。
但大约从第3道支撑以后,墙顶水平位移就逐渐下降,也就在这时,墙段的最大水平位移点开始由墙顶转到开挖面至墙顶的一半高度左右。
YB24墙段从开始开挖到加第1道支撑时,墙顶的水平位移为34.31mm,与加第1道支撑时相差不大。
而这时整个墙段的最大水平位移发生在地面以下6.5m处,其值为35.12mm,此后这个墙段的墙顶水平位移逐渐减小,整个墙段的最大水平位移的位置虽然在变动,但数量改变不大。
由此可以推断,开挖的深度是造成这一现象的主要原因,因此在深大基坑的开挖过程中,不能光控制墙顶的位移,特别当开挖至15m以下时要注意和控制墙段中间位置附近的水平位移。
(4)支撑的及时架设,对墙顶的水平位移的影响从图4可知,支撑的及时架设对墙顶的水平位影响很大,支撑架设前后有一个峰值,架设支撑的当天或前1~2天的水平位移几乎就是这一段时间内的极值。
以YB10墙段为例,在架设第1道支撑时,墙顶的水平位移为30.8mm,即图4中的A点;在架设第2道支撑的前2天,墙顶的水平位移为29.04mm,在图4中用B点表示;在架设第3道支撑的前3天,墙顶的水平位移为25.04mm,图4中用C点表示;在架设第4道支撑的当天,墙顶的水平位移为18.72mm,在图4中用D点表示;在架设第5道支撑的前2天,墙顶的水平位移为12.6mm,在图4中表示为E点。
从图可以看出,A、B、C、D、E五点都是这些点附近的极值点,由此可以推断,架设支撑能很好地控制墙体的水平位移。
5结语海珠广场站基坑是一个超深、富含水、施工复杂的基坑,围护结构水平位移较大,该基坑在施工过程中具有明显的时空效应。
处于基坑中部的墙段比两端的墙段变化大,具有明显的空间效应,而支撑不能及时加上,会引起岩土体显著的蠕变变形,因而时间效应突出;另外,深度是影响围护结构最大水平位移点的重要因素,因此,对于超深基坑的开挖,不但要控制墙顶的位移,而且还要特别注意和控制墙段中间位置附近的水平位移。
[参考文献][1]刘兴旺,等.软土地区基坑开挖变形性状研究[J].岩土工程学报,1999,21(4):456~460.[2]魏磊,等.深基坑开挖过程中地下连续墙侧向位移预报分析[J].建筑结构学报,1999(5):42~45.[3]刘建航,等.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.[4]陈肇元,崔京浩,等.深基坑支护技术综述[R].广州地铁总公司科研项目,1997.[5]GJB02-98,广州地区建筑基坑支护规定[S].[6]万文.复杂富含水条件下的深基坑支护,[硕士论文][D].长沙:中南大学,2001.。