上海地區(qū)支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合的深基坑變形性狀研究.pdf

1、由于在變形控制、可持續(xù)發(fā)展等方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合已成為建設(shè)多層地下結(jié)構(gòu)的一種有效方法，是上海軟士地區(qū)近年來迅速發(fā)展和應(yīng)用的新型支護(hù)型式。在支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合的深基坑工程設(shè)計(jì)中，最關(guān)切的問題是預(yù)測基坑的變形，但目前尚缺乏對(duì)其變形性狀的系統(tǒng)研究。由于基坑工程的高度復(fù)雜性，采用常規(guī)的彈性地基梁法或平面有限元法已難以分析支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合深基坑的復(fù)雜變形性狀，因此本文采用三維有限元建模和大量的基坑實(shí)測

2、數(shù)據(jù)分析并結(jié)合三個(gè)大型基坑工程的實(shí)踐對(duì)上海地區(qū)支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合的深基坑變形性狀進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面： 1．對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合的深基坑建立了考慮土、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、水平支撐體系和豎向支承系統(tǒng)共同作用的三維有限元模型；采用彈塑性的修正劍橋模型模擬基坑開挖過程中土體的非線性特性：基于面-面接觸模型實(shí)現(xiàn)了連續(xù)墻與土之間的接觸算法，用以真實(shí)地模擬連續(xù)墻與土體的相互作用；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)基坑施工過程的仿真

3、模擬。系統(tǒng)地分析了均質(zhì)地層中支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合深基坑開挖的變形行為、應(yīng)力和應(yīng)變行為及其空間效應(yīng)。研究了墻體與土體之間設(shè)置接觸面與否及接觸面參數(shù)對(duì)基坑變形的影響。分析了修正劍橋模型各參數(shù)對(duì)基坑變形的影響。 2．在上海地區(qū)典型土層條件下，采用前面提出的三維有限元模型，對(duì)影響支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合基坑的變形進(jìn)行了系統(tǒng)的參數(shù)研究。研究了連續(xù)墻的厚度、水平支撐樓板的厚度、水平支撐樓板的豎向間距、懸臂開挖深度、坑底加固、基坑

4、的長寬比及連續(xù)墻接頭對(duì)基坑變形的影響。結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合基坑的特點(diǎn)首次研究了工程中非常關(guān)心的出土口留設(shè)位置、盆式和島式開挖、分塊放坡開挖、工程樁的存在等因素對(duì)基坑變形的影響規(guī)律。探討了在廣泛的參數(shù)影響下基坑的變形特征變量包括連續(xù)墻的最大側(cè)移、地表最大沉降、墻土體最大側(cè)移及坑底回彈的一般變化規(guī)律，得到了其變化范圍的上限，并討論了各變形特征變量的相互關(guān)系，從而為實(shí)測統(tǒng)計(jì)提供了理論支撐。 3．收集了上海地區(qū)315個(gè)基坑工

5、程的詳細(xì)資料，在對(duì)大量的基坑實(shí)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上研究了支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合深基坑的有關(guān)變形性狀。給出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)移的變化范圍及平均值，對(duì)其影響因素如墻底以上軟土厚度、同護(hù)結(jié)構(gòu)插入比、支撐系統(tǒng)剛度、坑底抗隆起穩(wěn)定系數(shù)、樁土面積比及首道支撐的位置進(jìn)行了定量分析。給山了墻后地表最大沉降的變化范圍及平均值、分析了墻后地表沉降的分布模式、建議了地表沉降包絡(luò)線的方程。對(duì)影響地表最大沉降的因素進(jìn)行了分析并與常規(guī)順作法基坑進(jìn)行了對(duì)比。分析了

6、坑底回彈、墻頂及立柱豎向位移的變化范圍及其相關(guān)規(guī)律。研究了上海地區(qū)連續(xù)墻類、灌注樁類、鋼板樁類、SMW工法類、攪拌樁類及復(fù)合土釘類等常規(guī)順作法基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，并將其與支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比，揭示了后者與常規(guī)順作法基坑在變形規(guī)律上的異同。研究得到的有關(guān)變形的規(guī)律為基坑變形的預(yù)測提供了實(shí)用圖表，可直接應(yīng)用于上海地區(qū)深基坑工程變形的預(yù)測。 4．對(duì)由由國際廣場、興業(yè)銀行大廈和上海鐵路南站北廣

7、場三個(gè)采用支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合深基坑工程的變形進(jìn)行了實(shí)測研究。對(duì)實(shí)測結(jié)果的分析表明，同護(hù)結(jié)構(gòu)各個(gè)測斜點(diǎn)在各個(gè)工況下的最大變形均在理論分析給出的范圍之內(nèi)，且平均最大側(cè)移與理論研究得到的平均最大側(cè)移吻合得很好，表明理論研究結(jié)果能較好地預(yù)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大變形。實(shí)測得到的墻后地表沉降、管線沉降和建筑物的沉降分布均位于理論研究得到的支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)相結(jié)合基坑的地表沉降包絡(luò)線之內(nèi)，表明該包絡(luò)線可用來較好地預(yù)測基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響。