[實用新型]分區卸荷控制深大基坑變形的系統

有效

• 申請號: 201220682598.3
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN202954367U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 賈堅;謝小林;翟杰群;張羽;劉傳平;羅發揚;施佩文
• 申請（專利權）人: 同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本實用新型涉及深大基坑施工領域，尤其涉及一種分區卸荷控制深大基坑變形的系統。?

背景技術

隨著上海城市建設的快速發展，市中心土地資源的緊張、交通的擁擠、人口密度的過高等因素制約了城市的可持續發展。而大力開發利用地下空間則是建設節約型城市，走可持續發展道路的一個重要方面。在大力開發城市地下空間的同時又遇到了大量的深大基坑工程。這些位于城市中心的深大基坑四周密布各類地下管線，鄰近各類建筑及地鐵隧道等設施。由于城市中心深大基坑施工場地狹小、施工工期緊、基坑開挖深（深度一般為15~25m），基坑開挖面積大，施工條件復雜；加之工程所處的地層基本為飽和含水流塑或軟塑粘土層，孔隙比及壓縮性大、抗剪強度低、靈敏度高等特點。因此，深大基坑的卸荷將對其位移場、應力場產生較大的變化并對周邊環境設施帶來影響。?

請參閱圖1，圖1所示是基坑開挖卸載后的變形特征示意圖。由圖1可見，深基坑的卸荷導致基坑及周圍土體的應力場、位移場發生變化，基坑及基坑周圍土體地層移動的結果，直觀地表現為：基坑內的土體隆起b1、圍護結構的側向變形b2以及坑周的地表沉降b3。?

而在軟土地區的城市中開挖深基坑，除了滿足深基坑本身的強度和安全穩定外，更主要的是控制深基坑開挖所帶來的變形以及產生的坑外地層沉降，以?滿足周邊環境的保護要求。?

坑周的地表沉降及影響范圍除了與工程所處的土層特性有關外，在基坑不發生大面積的滲漏水、漏泥、流砂的情況下，則其主要影響因素是圍護結構的側向位移和坑內的土體隆起。而坑內的土體隆起又主要與基坑的寬度、開挖面積和開挖深度大小有關。坑內土體的隆起主要由：卸荷后的土體回彈和卸荷后坑外土體向坑內滑移而產生坑底土體的向上隆起這兩部分組成。?

《基坑工程手冊》（劉建航,侯學淵,中國建筑工業出版社,1997.4:10-16）及實測數據表明窄條基坑的坑周地表沉降與圍護結構側向變形的相關性較強。窄條基坑受兩側圍護結構遮擋作用，圍護結構底以下的深層土體滑移影響較小。其坑內隆起主要為基坑卸荷的土體回彈和被動區的擠壓隆起。因此，窄條基坑坑外地表沉降范圍一般為1.5~2.0倍開挖深度，在基坑圍護結構不滲漏的情況下，地表沉降最大值δvs為圍護結構最大側向變形δhs的0.7倍左右，即δvs=0.7δhs。?

對于深大基坑而言，由于基坑寬大、開挖深、一次性卸荷量大、工期長，基坑變形除了產生圖2所示的I區朗金被動狀態區和II區朗金主動狀態區的變形影響外，還會產生III區、IV區的深層土體滑移變形影響。同時，坑底土體存在強回彈區（V區），其影響深度范圍為坑底以下0.3倍開挖深度。V區產生的坑底土體回彈量為總卸荷回彈量的70%。?

另通過室內K₀試驗、數值分析和工程實測得出上海軟土地區深基坑卸荷其坑底以下的影響深度范圍為開挖深度的2.5倍。當深大基坑寬度達到5倍開挖深度時，在圍護結構底部至坑底以下2.5倍開挖深度范圍內，存在深層土體滑移帶。從而引起坑外地表沉降增大，并且地表沉降影響范圍也擴大至3.5倍開挖深度以上。地表沉降最大值是圍護結構側向變形的1~2倍。與窄條深基坑相比，深大基坑卸荷引起的坑內土體隆起和坑周地表沉降影響越來越大。?

從前述的軟土深大基坑變形機理及特征分析可知，控制深大基坑坑外地表?沉降變形，主要是控制圍護結構的側向變形和坑內的土體隆起。針對圍護結構的側向變形，可以通過圍護結構的剛度、插入深度和支撐的道數及剛度的加強等措施來控制其側向變形。但因基坑開挖深、面積大、一次性卸荷量多而產生深層土體滑移變形和坑底土體回彈而帶來的地層沉降，則難以有效控制。?

針對周邊環境的保護要求，《基坑工程手冊》（劉建航,侯學淵,中國建筑工業出版社，1997.4:10-16）根據周邊建筑、設施、管線以及地鐵隧道等在不同沉降差下的影響和變形控制要求，提出了基坑變形控制的保護等級標準。但由于一些深大基坑毗鄰重要保護建筑和緊鄰地鐵隧道，基坑開挖過深、距離保護對象過近，而保護對象允許的變形又極其嚴格。因此，如何控制基坑變形，保護地鐵隧道運營的安全和保護性建筑物的完好，已成為深基坑工程中迫切需要研究和解決的難題。?

實用新型內容