基坑工程时空效应

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刘国彬 2001年9月15日
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。
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第二部分 时空效应的基本原理
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上海软土流变试验曲线
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香港广场
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车站及其周围环境示意图二
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车站及其周围环境示意图一
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沉降(mm)
5
0
西
-5
西
东
-10
-15
0 -10 -20 -30 -40 -50 -60
该工况下东海大楼东西向沉降
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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
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变形控 制措施 之一
优化开 挖步序 和开挖 参数
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
大宽度不规则语基言精坑品施资工源P步PT 序和参数
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第三部分 工程应用
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一、长条形基坑工程实例
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地铁一号线徐家汇车站
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-20
树根桩施工完毕 西井至-10m，地墙结束
-25
-30
C50 C49 C48 C47 C46 C45 C44 C43 C42 C41 C40 C39 C38 C37' C37 测点布置
地下连续墙施工期间东海大楼沉降
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实施变形控制措施前的工况
沉降(mm)
测点编号 C50 C49 C48 C47 C46 C45 C44 C43 C42 C41 C40 C39 C38 C37' C37
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。
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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。
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。
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时空效应规律
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。
第三层土方开挖中的变形增量减至3mm
调整施工参数控制地墙位移
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三、不规则基坑工程实例
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新世界商厦剖面图
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大宽度、不规则基坑施工工序和参数
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被
动
区 加
预留土堤
固
加固体参数 ： Cu’，Ps’
主要施工参数
1、开挖深度Hj
2、开挖层数
3、每层开挖厚度
土堤
4、每步开挖尺寸
5、每步开挖无支撑暴露时间
基坑挡墙
天然地基土参数： Cu，Ps
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新世界商厦支撑平面图
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新世界平面图
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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。
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0 0
-5
水平位移(mm)
50
100
150
200
-10
-15
深度(m)
-20
-25
-30
挖至-7.5的实测值
-35
按照原先施工参数的预测值
调整参数，不考虑注浆的预测值
调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比
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。
Boston某基坑工程
（为保护周围环境采用密集支撑） 语言精品资源PPT
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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。
(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)
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二、地铁车站端头井工程实例
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地铁二号线人民公园车站
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
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长条形基坑施工工序和参数
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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
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刘国彬 2001年9月15日
时空效应的原理和施工方法
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刘国彬 2001年9月15日
第一部分 概 述
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刘国彬 2001年9月15日
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）