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宁波深厚淤泥地层地铁深基坑变形特征与控制研究

赵国强  
【摘要】:随着我国沿海城市的快速发展,面对资源、人口和城市生活圈压力的不断增大,这些城市的建筑密度也不断增加,地下空间的开发与利用显得越来越重要,随之而来的深开挖工程也越来越多。沿海城市土质软,地层复杂,给深开挖工程带来了诸多岩土工程问题。软土中进行深基坑开挖最重要的就是围护结构本身的变形和对周边环境的影响,这两项是基坑安全稳定的关键。目前宁波的轨道交通建设刚刚开始,宁波淤泥质软土层厚大,具有高空隙比、高含水率、高压缩性和低渗透性的特点,给长、大的地铁深基坑开挖带来变形大且难控制的技术难题。因此,有必要针对地铁深基坑开挖变形的特点及其控制进行专门的研究,以供设计、施工人员参考,并对后续当地类似工程提供一个良好的借鉴。 本文以宁波地铁一号线某地铁车站深基坑为依托工程,针对当前工程建设中遇到深厚淤泥地层基坑开挖变形较大且难以控制的技术难题展开研究。主要进行了以下几方面的工作: 1.通过搜集大量试验数据和工程资料,统计分析了宁波地层物理力学参数,对比我国其他地区软土,分析了宁波淤泥软土的工程特性及流变性。比较不同试验条件下强度参数的差别,为工程设计计算提供了参考。 2.通过分析前人的研究成果,总结归纳了基坑变形的一般模式,包括围护结构自身的变形和墙后沉降变形。对各个地区报警值的设定方式和数值做了对比分析。得出由于基坑工程地域性特点,各地指标划分界限和数值都不同,宁波地层更有其自身特点,应根据当地工程设定变形预警控制指标。 3.对宁波地铁某车站基坑开挖做了全过程监测,对其监测数据做了较详实的分析,内容包括空隙水压力、土压力、墙体测斜、墙后地表沉降以及支撑轴力等监测指标。分析结果表明,空隙水压较大,计算时淤泥层应适当考虑采用水土分算。基坑测斜变形最大值不在近开挖面以上,而在基坑底面下约4米处,沉降变形呈凹槽型,局部有三角形和抛物线形的混合型沉降分布曲线。针对该类软土基坑提出过程空间效应的概念。 4.将K线理论运用到基坑轴力监测分析当中,形象、直观、简洁的展现了基坑轴力变化的特点,对于表达支撑轴力空间变化有其独特的优势。为今后利用K线图的线形组合对基坑安全进行预报预警打下了基础,为以后基坑开挖实时监测和海量监测数据的处理提供了一条可行、高效的解决方案。 5.在把握宁波淤泥软土深基坑变形特征的基础上,对等效水平抗力系数进行修正,以此分析了施工过程中开挖参数对基坑变形的影响。经过检验,修正等效水平抗力系数能较真实的反映围护-土相互作用情况,用经过检验的修正等效水平抗力系数对设计控制变形的主要参数进行了讨论分析。得出大部分设计取值与变形的关系都不是单调的,且同一设计参数对测斜和沉降的影响不同,设计时应综合考量。该分析思路在规范推荐方法的基础上考虑了开挖参数对设计的影响,便于实际工程中运用推广。 6.针对依托工程,对其设计参数和施工方案提出了改进意见,以供本工程及后续工程参考。


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