上海地區(qū)支護結構與主體地下結構相結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，支護結構與主體地下結構相結合已成為建設多層地下結構的一種有效方法，是上海軟士地區(qū)近年來迅速發(fā)展和應用的新型支護型式。在支護結構與主體地下結構相結合的深基坑工程設計中，最關切的問題是預測基坑的變形，但目前尚缺乏對其變形性狀的系統(tǒng)研究。由于基坑工程的高度復雜性，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結構與主體地下結構相結合深基坑的復雜變形性狀，因此本文采用三維有限元建模和大量的基坑實測

2、數(shù)據分析并結合三個大型基坑工程的實踐對上海地區(qū)支護結構與主體地下結構相結合的深基坑變形性狀進行了系統(tǒng)的研究。主要內容包括如下幾個方面： 1．對支護結構與主體地下結構相結合的深基坑建立了考慮土、圍護結構、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-面接觸模型實現(xiàn)了連續(xù)墻與土之間的接觸算法，用以真實地模擬連續(xù)墻與土體的相互作用；進而實現(xiàn)了對基坑施工過程的仿真

3、模擬。系統(tǒng)地分析了均質地層中支護結構與主體地下結構相結合深基坑開挖的變形行為、應力和應變行為及其空間效應。研究了墻體與土體之間設置接觸面與否及接觸面參數(shù)對基坑變形的影響。分析了修正劍橋模型各參數(shù)對基坑變形的影響。 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，對影響支護結構與主體地下結構相結合基坑的變形進行了系統(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)墻接頭對基坑變形的影響。結合支護結構與主體地下結構相結合基坑的特點首次研究了工程中非常關心的出土口留設位置、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)墻的最大側移、地表最大沉降、墻土體最大側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系，從而為實測統(tǒng)計提供了理論支撐。 3．收集了上海地區(qū)315個基坑工

5、程的詳細資料，在對大量的基坑實測數(shù)據分析的基礎上研究了支護結構與主體地下結構相結合深基坑的有關變形性狀。給出了圍護結構最大側移的變化范圍及平均值，對其影響因素如墻底以上軟土厚度、同護結構插入比、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線的方程。對影響地表最大沉降的因素進行了分析并與常規(guī)順作法基坑進行了對比。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、攪拌樁類及復合土釘類等常規(guī)順作法基坑圍護結構的變形規(guī)律，并將其與支護結構與主體地下結構相結合基坑的圍護結構變形規(guī)律進行了對比，揭示了后者與常規(guī)順作法基坑在變形規(guī)律上的異同。研究得到的有關變形的規(guī)律為基坑變形的預測提供了實用圖表，可直接應用于上海地區(qū)深基坑工程變形的預測。 4．對由由國際廣場、興業(yè)銀行大廈和上海鐵路南站北廣

7、場三個采用支護結構與主體地下結構相結合深基坑工程的變形進行了實測研究。對實測結果的分析表明，同護結構各個測斜點在各個工況下的最大變形均在理論分析給出的范圍之內，且平均最大側移與理論研究得到的平均最大側移吻合得很好，表明理論研究結果能較好地預測圍護結構的最大變形。實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結構與主體地下結構相結合基坑的地表沉降包絡線之內，表明該包絡線可用來較好地預測基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。