基坑工程时空效应

基坑工程时空效应本文档共119页；当前第1页；编辑于星期三\22点49分课程内容（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本文档共119页；当前第2页；编辑于星期三\22点49分课程内容（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本文档共119页；当前第3页；编辑于星期三\22点49分研究生课程《基坑工程总论•深基坑工程》第九课本文档共119页；当前第4页；编辑于星期三\22点49分时空效应的原理和施工方法本文档共119页；当前第5页；编辑于星期三\22点49分第一部分

概述本文档共119页；当前第6页；编辑于星期三\22点49分日本某基坑工程（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。本文档共119页；当前第7页；编辑于星期三\22点49分

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。本文档共119页；当前第8页；编辑于星期三\22点49分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。本文档共119页；当前第9页；编辑于星期三\22点49分第二部分

时空效应的基本原理本文档共119页；当前第10页；编辑于星期三\22点49分

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。本文档共119页；当前第11页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第12页；编辑于星期三\22点49分

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。时空效应规律本文档共119页；当前第13页；编辑于星期三\22点49分

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。本文档共119页；当前第14页；编辑于星期三\22点49分长条形基坑施工工序和参数本文档共119页；当前第15页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第16页；编辑于星期三\22点49分每步开挖宽度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本文档共119页；当前第17页；编辑于星期三\22点49分

大宽度、不规则基坑施工工序和参数本文档共119页；当前第18页；编辑于星期三\22点49分主要施工参数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本文档共119页；当前第19页；编辑于星期三\22点49分第三部分工程应用本文档共119页；当前第20页；编辑于星期三\22点49分一、长条形基坑工程实例本文档共119页；当前第21页；编辑于星期三\22点49分地铁一号线徐家汇车站本文档共119页；当前第22页；编辑于星期三\22点49分(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)本文档共119页；当前第23页；编辑于星期三\22点49分二、地铁车站端头井工程实例本文档共119页；当前第24页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第25页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第26页；编辑于星期三\22点49分三、不规则基坑工程实例本文档共119页；当前第27页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第28页；编辑于星期三\22点49分新世界商厦剖面图本文档共119页；当前第29页；编辑于星期三\22点49分新世界商厦支撑平面图本文档共119页；当前第30页；编辑于星期三\22点49分新世界平面图本文档共119页；当前第31页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第32页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第33页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第34页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第35页；编辑于星期三\22点49分香港广场本文档共119页；当前第36页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第37页；编辑于星期三\22点49分车站及其周围环境示意图二本文档共119页；当前第38页；编辑于星期三\22点49分车站及其周围环境示意图一本文档共119页；当前第39页；编辑于星期三\22点49分地下连续墙施工期间东海大楼沉降西西东本文档共119页；当前第40页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第41页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第42页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第43页；编辑于星期三\22点49分调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比本文档共119页；当前第44页；编辑于星期三\22点49分157#地块基坑周围环境示意图本文档共119页；当前第45页；编辑于星期三\22点49分157#地块基坑周围环境示意图本文档共119页；当前第46页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第47页；编辑于星期三\22点49分研究生课程《基坑工程总论•深基坑工程》2001年12月18日第十课本文档共119页；当前第48页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第49页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第50页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第51页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第52页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第53页；编辑于星期三\22点49分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——水平土压力系数本文档共119页；当前第54页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第55页；编辑于星期三\22点49分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。本文档共119页；当前第56页；编辑于星期三\22点49分基坑周围地层位移计算本文档共119页；当前第57页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第58页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第59页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第60页；编辑于星期三\22点49分

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。本文档共119页；当前第61页；编辑于星期三\22点49分

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。本文档共119页；当前第62页；编辑于星期三\22点49分

纵向沉降数值分析本文档共119页；当前第63页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第64页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第65页；编辑于星期三\22点49分

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。本文档共119页；当前第66页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第67页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第68页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第69页；编辑于星期三\22点49分

纵向沉降数值分析本文档共119页；当前第70页；编辑于星期三\22点49分纵向沉降的变化规律本文档共119页；当前第71页；编辑于星期三\22点49分计算参数的取值本文档共119页；当前第72页；编辑于星期三\22点49分土压力的取值本文档共119页；当前第73页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第74页；编辑于星期三\22点49分侧压力系数随开挖深度的变化本文档共119页；当前第75页；编辑于星期三\22点49分水平侧压力系数K随开挖深度的变化图本文档共119页；当前第76页；编辑于星期三\22点49分侧压力系数随时间的变化本文档共119页；当前第77页；编辑于星期三\22点49分地铁1号线所得到的土压力与时间的关系图本文档共119页；当前第78页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第79页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第80页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第81页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第82页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第83页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第84页；编辑于星期三\22点49分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本文档共119页；当前第85页；编辑于星期三\22点49分由支撑轴力来估算主动土压力系数公式本文档共119页；当前第86页；编辑于星期三\22点49分Calculationformulaofactiveearthpressure本文档共119页；当前第87页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第88页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第89页；编辑于星期三\22点49分 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本文档共119页；当前第90页；编辑于星期三\22点49分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 本文档共119页；当前第91页；编辑于星期三\22点49分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

本文档共119页；当前第92页；编辑于星期三\22点49分被动抗力系数的取值本文档共119页；当前第93页；编辑于星期三\22点49分实测被动区土压力本文档共119页；当前第94页；编辑于星期三\22点49分现场实测的被动土压力本文档共119页；当前第95页；编辑于星期三\22点49分现场实测的被动土压力本文档共119页；当前第96页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第97页；编辑于星期三\22点49分本文档共119页；当前第98页；编辑于星期三\22点49分Kh值与时间的关系本文档共119页；当前第99页；编辑于星期三\22点49分Kh值与土性的关系本文档共119页；当前第100页；编辑于星期三\22点49分Kh值与开挖空间的关系本文档共119页；当前第101页；编辑于星期三\22点49分Kh值与地基加固的关系本文档共119页；当前第102页；编辑于星期三\22点49分天然土层的Kh

计算公式本文档共119页；当前第103页