上海地区地下连续墙支护方案的选择

上海地区地下连续墙支护方案的选择

1般资料的应用至于基底变形特征的研究，主要有两种方法：数值法和统计分析法。数值方法能给出特定基坑随开挖进程的变形过程,但往往计算参数难以确定。实测统计分析则根据大量的基坑实测数据统计出一般的变形规律,因而可以在制定基坑支护方案阶段为设计者提供参考。Ou、Wong等人根据一些实测工程案例分别研究了台北和新加坡区域性地区基坑的变形特性;Long根据全世界296个基坑工程案例,分类讨论了各种基坑的变形特性,得出了一些有规律性的结果,这些研究工作对基坑变形特性作了有益的探讨。地下连续墙由于刚度大、止水性能好而成为上海地区深基坑的主要围护形式。本文拟就上海软土地区采用连续墙作为围护结构的深基坑变形特性进行分析,以期为本地区基坑工程设计提供参考。2基坑材料的开挖和深基坑表1列出了上海地区50个采用连续墙作围护结构的基坑工程的基本数据。根据支撑的不同分成三大类,即采用钢筋混凝土支撑、钢支撑和逆作法。开挖深度大于10m的基坑有48个,开挖深度大于18m的特深基坑有4个。在深基坑通常所在的位置即约20m的范围内,一般广泛分布有淤泥质粘土层,该土层强度低、变形量大,对坑底的地基稳定和基坑变形影响较大。因此表中亦列出了墙底以上该软土的厚度,以分析该土层的厚度对连续墙变形特性的影响。3连墙变形特性分析3.1开挖深度对安装施工质量的影响图1给出了相对侧移与开挖深度之间的关系。所有的支撑形式的最大侧移均不超过1%H。采用钢筋混凝土支撑、钢支撑和逆作法的最大侧移平均值分别为0.5%H、0.45%H和0.26%H。对采用钢筋混凝土支撑和钢支撑而言,数据离散性较大。但仍可以看出,钢筋混凝土支撑随着开挖深度的的增大,相对侧移有减少的趋势;而钢支撑则有增大的趋势。此外还可以看出,当开挖深度小于16m时,钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制墙体位移上并没有显著的差别。其原因可能是虽然钢筋混凝土支撑的刚度比钢支撑要大,但钢筋混凝土支撑的干缩和徐变也较大;而钢支撑则可以加预应力,弥补了其不足之处。而当开挖深度大于16m时,钢支撑的位移明显大于混凝土支撑,这可能是由于基坑开挖深度越深,支撑的轴力与支撑本身的刚度之比越大,由于考虑到施工等方面的因素(如支撑的平面布置),钢支撑很难达到混凝土支撑那样大的刚度。相比而言,采用逆作法墙体侧移要小得多,并且开挖深度对相对侧移的影响不大,这说明在上海软土地区采用逆作法能很有效地控制墙体的侧移。这与Long得出的采用内支撑、逆作法在控制墙体位移上没有差别的结论相反。3.2坑底起落架稳定性根据Clough等定义的相对刚度,将相对侧移再次绘出如图2所示。从图中也可以看出数据的离散性也很大,最大侧移与支撑系统的相对刚度关系不大。这可能是由于当支撑系统具有足够的刚度以后,墙体最大侧移由开挖坑底隆起决定。根据Clough的图表,所收集的工程案例的坑底抗隆起稳定系数基本上在1.0～3.0之间。逆作法由于具有更大的坑底抗隆起稳定系数而使得墙体的最大侧移小于0.33%H。认识支撑刚度对最大侧移的影响具有现实的经济意义,即当支撑刚度足够大后,再盲目地增加系统的刚度并不能有效地控制墙体的位移,而采用提高坑底抗隆起稳定系数的措施可能更能起到控制位移的作用。3.3最大侧移相对深度位置的影响图3给出了最大侧移相对深度位置(最大侧移埋深s/H)与开挖深度的关系。虽然数据仍然比较离散,但还是可以看出,随着开挖深度的增大,最大侧移相对深度位置有大致减少的趋势。这可能是由于开挖深度的增大,所采用的支撑系统的刚度也增大了,从而导致最大侧移的位置有上移的趋势。另外施工因素如留土开挖也会对最大侧移的位置产生影响。所有基坑的最大侧移埋深位置的平均值为0.97H,且80.5%的基坑最大侧移埋深位置在0.8～1.2H的范围内,这说明绝大部分基坑的最大侧移位置在开挖面附近。不同支撑类型基坑的最大侧移位置没有明显的区别。3.4墙后相对侧移的影响图4给出了相对侧移与墙后软土厚度比(墙后软土厚度h/墙体深度H1)的关系。图中的数据是建筑基坑,去掉了地铁基坑;并将其分为顺作法和逆作法两类。可以看出,对逆作法而言,相对侧移随墙后软土厚度比的增大而增大,但趋势较缓慢;对顺作法而言,相对侧移随墙后软土厚度比的增大而有显著增大的趋势。图5给出了最大侧移相对深度位置与墙后软土厚度比的关系。虽然数据比较离散,但大致可以看出最大侧移相对深度位置随着墙后软土厚度比的增大而有增大的趋势,并且对逆作法的影响较顺作法更为显著。4逆作结构支撑的应用通过对上海地区50个深基坑工程连续墙实测结果的分析,得出如下结论:(1)对逆作法而言,开挖深度对最大侧移的影响不大。采用钢筋混凝土支撑、钢支撑和逆作法的最大侧移分别为0.5%H、0.45%H和0.26%H。开挖深度小于16m时,钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制墙体位移上并没有明显差别;开挖深度大于16m时,钢支撑位移明显大于混凝土支撑。采用逆作法能非常有效地控制墙体侧移;(2)最大侧移与支撑系统的相对刚度关系不大,开挖坑底隆起对墙体最大侧移有很大的影响