基坑工程时空效应PPT教案

1、会计学1基坑工程时空效应基坑工程时空效应第1页/共120页第2页/共120页第九课第3页/共120页时空效应的原理和施工方法第4页/共120页第一部分 概 述第5页/共120页日本某基坑工程日本某基坑工程（采用大面积注浆加固，图中为注浆设备）（采用大面积注浆加固，图中为注浆设备） 新加坡某基坑工程新加坡某基坑工程（为保护距基坑（为保护距基坑22m的地铁隧道，采用的地铁隧道，采用2层层2.5m厚的旋喷注浆满膛加固坑内土体）厚的旋喷注浆满膛加固坑内土体）Boston某基坑工程某基坑工程（为保护周围环境采用密集支撑）（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国外为解决软土基坑周围的

2、环境保护问题，常采用坑内满膛加固保护问题，常采用坑内满膛加固、设置密集支撑等方法，工期长、设置密集支撑等方法，工期长，代价大。，代价大。第6页/共120页 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。第7页/共120页第8页/共120页第二部分第二部分 时空效应的基本原理时空效应的基本原理第9页/共120页 上海软土流变试验曲线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。第10页/共120页第11页/共120页

3、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。时空效应规律第12页/共120页 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。第13页/共120页第14页/共120页第15页/共120页每步开挖宽度每步开挖宽度B

4、无支撑暴露时间无支撑暴露时间Tr基坑角部的斜支撑部分基坑角部的斜支撑部分每层施工工序和参数每层施工工序和参数车站端头井施工步序和参数车站端头井施工步序和参数第16页/共120页第17页/共120页主要施工参数主要施工参数1、开挖深度、开挖深度Hj2、开挖层数、开挖层数3、每层开挖厚度、每层开挖厚度4、每步开挖尺寸、每步开挖尺寸5、每步开挖无支撑暴露时间、每步开挖无支撑暴露时间天然地基土参数：天然地基土参数：Cu，Ps加固体参数加固体参数 ： Cu，Ps被被动动区区加加固固预留土堤预留土堤土堤土堤基坑挡墙基坑挡墙大宽度不规则基坑施工步序和参数大宽度不规则基坑施工步序和参数第18页/共120页第三

5、部分 工程应用第19页/共120页一、长条形基坑工程实例第20页/共120页地铁一号线徐家汇车站第21页/共120页(a)原设计开挖原设计开挖支撑方案支撑方案(b)优化后的开挖优化后的开挖支撑方案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)第22页/共120页二、地铁车站端头井工程实例第23页/共120页第三层土方开挖中的变形增量减至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开挖第二层土时东端墙最大水平位移增大至位移增大至6mm超过了警戒值超过了警戒值 调整施工参数控制地墙位移调整施工参数控制地墙位移地铁二号线人民公园车站第24页/共120页第25页

6、/共120页三、不规则基坑工程实例第26页/共120页第27页/共120页第28页/共120页第29页/共120页第30页/共120页第31页/共120页第32页/共120页第33页/共120页第34页/共120页第35页/共120页第36页/共120页车站及其周围环境示意图二车站及其周围环境示意图二第37页/共120页车站及其周围环境示意图一车站及其周围环境示意图一第38页/共120页-30-25-20-15-10-505C37C37C38C39C40C41C42C43C44C45C46C47C48C49C50测点布置沉降(mm)树根桩施工完毕西井至-10m，地墙结束地下连续墙施工期间东海大

7、楼沉降地下连续墙施工期间东海大楼沉降西西东第39页/共120页-60-50-40-30-20-100C37C37C38C39C40C41C42C43C44C45C46C47C48C49C50测点编号沉降(mm)实施变形控制措施前的工况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该工况下东海大楼东西向沉降第40页/共120页变形控制措施之一优化优化开挖开挖步序步序和开和开挖参挖参数数原开挖步序和参数原开挖步序和参数第41页/共120页调整后的西标段施工步序和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2、将西标准段的每小段开挖宽度由6m减少至3m，无

8、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优化开挖开挖步序步序和开和开挖参挖参数数第42页/共120页-35-30-25-20-15-10-50050100150200水平位移( m m )深度( m )挖至- 7 .5的 实 测值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调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比第43页/共120页157#地块基坑周围环境示意图地块基坑周围环境示意图第44页/共120页第45页/共120页基坑开挖参数示意图基坑开挖参数示意图预留土堤宽预留土堤宽度度10m每小段开挖每

9、小段开挖宽度宽度68m每小段在每小段在18小时之内开小时之内开挖并支撑挖并支撑第46页/共120页2001年12月18日第十课第47页/共120页第48页/共120页第49页/共120页第50页/共120页第51页/共120页第52页/共120页基坑挡墙位移内力二维计算模型基坑挡墙位移内力二维计算模型PaRankine主动土压力主动土压力Kh弹性计算条件下的被弹性计算条件下的被动抗力系数动抗力系数FPa实测土压力实测土压力bKh等效水平基床系数等效水平基床系数q地面超载地面超载K水平土压力系数水平土压力系数第53页/共120页第54页/共120页基坑挡墙计算模型基坑挡墙计算模型支撑系统的计算模

10、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abKabKh h ，其中bKbKh h为二维计算中的等效水平基床系数，a a则根据预留土堤宽度B B确定。第55页/共120页第56页/共120页第57页/共120页第58页/共120页第59页/共120页 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。第60页/共120页 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。第61页/共120页第62页/共120页第63页/共1

11、20页第64页/共120页 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。 第65页/共120页第66页/共120页第67页/共120页第68页/共120页第69页/共120页第70页/共120页第71页/共120页第72页/共120页00.10.20.3051015202530深度( m )土压力值( M p a )00.10.20.3051015202530深度( m )土压力值( M p a )00.10.20.3051015202530深度( m )土压力( M p

12、 a)00.10.20.30102030深度( m )土压力值（M p a )第73页/共120页0.40.50.60.70.80.901020 开挖深度( m )侧压力系数K11m14m16.1m19.1m23.1m27.1m0.40.50.60.70.80.9024681012开挖深度 ( m )侧压力系数K2m7m12m16m20m第74页/共120页0.30.40.50.60.70.80.91810121416开挖深度 （m )侧压力系数K4.1m7.9m11.1m16.1m23.7m27.7m0.30.40.50.60.70.851015开挖深度（m ) 侧压力系数K2.6m8.35

13、m19.1m22.9m0.30.40.50.60.70.80.90246810开挖深度 (m)侧压力系数K2.26m5.23m8.06m10.96m13.9m15.9m17.7m19.7m22.5m25.4m0.30.40.50.60.70.80.9051015开挖深度 ( m )侧压力系数K2m6m10m14m18m22m第75页/共120页0.40.50.60.70.80.905101520时 间 (天 ）水平抗力系数K2m7m12m16m20m750.350.450.550.650.750.850.9501020304050时 间 (天 ）水平抗力系数K2m7m12m16m20m第76页

14、/共120页23.1m/17线西0.9911.011.021.030204060时间（天）土压力时间系数16.1m/27线西11.11.21.31.41.50100200300时间（天）土压力时间系数14m/27线东11.081.161.241.321.40100200300时间( 天)土压力时间系数15.9m/27线东11.11.21.31.41.51.60100200300时间( 天）土压力时间系数19.8m/27线东11.041.081.1202040时间( 天)土压力时间系数23.8m/27线东11.051.11.151.21.2502040时间( 天)土压力时间系数第77页/共120

15、页2m/中央公园1.001.101.201.30111213141时间( 天)土压力时间系数14m/中央公园0.951.051.151.251112131时间( 天)土压力时间系数4.5m/杨高路11.11.21.31.41.501020304050607080时间 （天 ）土压力时间系数7.5m/杨高路11.051.11.151.201020304050607080时间( 天 )土压力时间系数第78页/共120页9.0m/杨高路11.051.11.151.21.2501020304050时间( 天 ）土压力时间系数10.5m/杨高路11.051.11.151.21.251.30 102030

16、4050607080时间( 天 ）土压力时间系数12.0m/杨高路11.021.041.061.081.11.121.141.160204060时间 （天 ）土压力时间系数13.9m/陆家嘴T K 311.11.21.31.4040 80时间（天）土压力时间系数15.9m/陆家嘴T K 311.051.11.151.2020 40 60 80时间（天）土压力时间系数17.7m/陆家嘴T K 311.051.11.151.2020 40 60 80时间（天）土压力时间系数第79页/共120页2.26m/陆家嘴T K 311.11.21.31.41.50 10 20 30 40 50 60 70

17、80时间（天）土压力时间系数10.96m/陆家嘴T K 30.9811.021.041.061.081.11.12020 40 60 80时间（天）土压力时间系数19.7m/陆家嘴T K 30.940.960.9811.021.041.061.081.10 10 20 30 40 50时间（天）土压力时间系数25.4m/陆家嘴T K 30.940.960.9811.021.041.061.081.11.120 20 40 60 80时间（天）土压力时间系数5.5m/陆家嘴T K 10.9811.021.041.061.081.11.1205101520时间（天）土压力时间系数第80页/共120

18、页0.350.450.550.650.75T（Time）主动土压力系数K00.1%H（特级）0.2%H（一级）0.5%H（二级）0.1%H(三级）临界时间对应点，一般为基坑开挖到最终开挖深度时的主动土压力系数值第81页/共120页0.0010.0070.0130.01901020位移( m m)土压力（m p a )0.050.060.070.0802040位移( m m)土压力( M p a)0.030.050.0702040位移( m m)土压力( M p a)0.030.050.070.090.110 10 20 30 40 50位移( m m)土压力( M p a)0.080.090.

19、10.110.120.13050100位移( m m)土压力( M P a)0.10.120.140.16050100位移( m m)土压力( M p a)第82页/共120页0.120.140.160.180.20.220.24020406080位移( m m)土压力( M P a)0.10.120.140.160.1804080位移( m m)土压力( M P a)0.080.090.10.110.120.130移( m m)土压力( M P a)第83页/共120页 基坑保基坑保 土性土性 侧压力系数侧压力系数K K 护等级护等级 一级一级 软粘土软粘土 0.7

20、50.750.550.55 二级二级 软粘土软粘土 0.700.700.500.50 三级三级 软粘土软粘土 0.6250.6250.450.45第84页/共120页)2()(61YHYHHraLNKniiia第85页/共120页restat pressureearth nt displaceme wallretaining theoft coefficien influence timeoft coefficien influence 0t0 xtxwhere)2/45(2)2/45(20ootgctgh第86页/共120页 wallretaining ofnt displaceme pos

21、itionn calculatio ofdepth 0138. 010430mh15m )0 . 160(30115mh )15(2014xhwherexbhhaeabxx第87页/共120页 timeelapsed 30mh16m 1000/ )19025. 6(16mh10m 1000/ )7010(10mh 1000/ )1055 . 7(9552. 0104510424twherehhhdhhctcdt第88页/共120页土压力计算值与实测值比较第89页/共120页第90页/共120页第91页/共120页第92页/共120页1516171819202122232425100150200

22、250被动土压力（Kpa)深度(m)E31PP(h=0m)14/05E31PP(h=0m)9/06E31PP(h=5.5m)4/07E31PP(h=5.5m)23/07第93页/共120页1617181920212223242560100140180被动土压力(Kpa)深度(m)1997-5-14(h=1.8m)1997-5-15(h=5.8m)1997-5-31(h=5.8m)1997-6-2(h=10m)1997-6-8(h=13.5m)1997-6-9(h=15.2m)1997-6-11(浇注垫层)1997-6-22(回筑阶段)第94页/共120页50709011013015017019

23、0210230250020406080开挖时间(天）被动土压力(Kpa)16192225第95页/共120页第96页/共120页第97页/共120页02468101214048121620242832时间(小时)第98页/共120页0.60.811.21.41.62468101214161820内摩擦角 Kh影响系数c=4c=8c=12c=16第99页/共120页01234567891471013161922空间 (米)第100页/共120页00.511.522.530.01.02.03.04.0比贯入阻力Ps地基加固影响系数第101页/共120页76. 442. 124tan424tan635121iiiiiiiiihihhChhKjiijiijjHhhBhhTT208. 00 . 11 . 06 . 10 .1