[發明專利]地下結構上部土體施工系統及方法

有效

• 申請號: 202110572987.4
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113293767B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 尤偉軍;方圓;高波;張江雄;彭慧;杜君子;王文斌;肖毅;吳亮亮
• 申請（專利權）人: 中建三局集團(深圳)有限公司
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02;E02D19/10;E02D1/00;E02D3/02;E02D27/01;G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 武漢世躍專利代理事務所(普通合伙) 42273
• 代理人: 鄔麗明

本申請涉及建筑領域，提供了地下結構上部土體施工系統及方法。地下結構上部土體施工系統包括降水井、多個工程樁、模擬分析系統、現場數據監測系統及調控系統，調控系統調控降水井的水位，使地下結構的上部土體卸荷過程中地下結構的實際豎向上抬變形值小于或等于模擬分析系統模擬的模擬豎向上抬變形值。調控系統結合現場數據監測系統獲取的有效數據及模擬分析系統模擬出的模擬降水深度值和模擬豎向上抬變形值，在地下結構的上部土體卸荷過程中，實時調控降水井的水位，使地下結構的實際豎向上抬變形值小于或等于模擬豎向上抬變形值，使地下結構的豎向上抬變形量始終不超過規定允許范圍，保證地下結構的穩定和安全。

技術領域

本發明涉及建筑施工技術領域，具體地指一種地下結構上部土體施工系統及方法。

背景技術

城市發展帶來的土地資源緊缺問題，使得有限的土地資源需要得到充分利用，地下空間的開發利用已是重要發展趨勢。地下空間開發往往會出現基坑工程跨騎于既有地下結構（比如地鐵隧道）之上的情形；在既有地下結構的上方進行基坑開挖卸荷必然會對既有地下結構產生影響。具體為：既有地下結構的上部土體進行基坑開挖的過程，實際上是既有地下結構的上部土體卸荷的一個過程，必然會引起基坑底部與既有地下結構之間的上部土體發生回彈，上部土體的回彈對既有地下結構會產生上浮的作用，導致地下結構的豎向上抬變形量超過規范允許范圍，影響既有地下結構的穩定和安全。

發明內容

本發明的目的在于克服地下結構的上部土體卸荷會使地下結構的豎向上抬變形量超過規范允許要求從而影響地下結構的結構穩定和安全的問題，提供一種地下結構上部土體的施工方法，包括以下步驟：

利用有限元分析軟件，建立有地下結構上部土體施工結構的整體模型，并模擬施工結構的全部施工過程，所述施工過程包括工程樁施工、基坑分區逐層開挖施工以及多個降水井的降水施工；

根據有限元分析軟件模擬的全部施工過程，利用有限元分析軟件模擬出地下結構的上部土體卸荷的多個卸荷深度所分別對應的降水井的模擬降水深度值和地下結構的模擬豎向上抬變形值；

進行地下結構的周邊土體的工程樁施工；

進行地下結構的周邊土體內的降水井施工，使降水井的降水深度值設置為與卸荷深度對應的模擬降水深度值；

進行上部土體的卸荷，并實時檢測地下結構的實際豎向上抬變形值，當實際豎向上抬變形值大于模擬豎向上抬變形值時，調控降水井的水位，使實時檢測到的實際豎向上抬變形值小于或等于模擬豎向上抬變形值；

重復執行上一個步驟，進行下一卸荷深度的土體開挖，通過調控降水井的水位使得開挖過程中實時檢測到的實際豎向上抬變形值均小于或等于模擬豎向上抬變形值，直至所述地下結構的上部土體卸荷施工完成。

進一步，所述調控降水井的水位是根據公式F_浮=F_降+2 F_阻+F_抗來進行調節，使調節后的降水井內的水位降低高度Δh滿足所述公式：

式中，F_浮為所述上部土體卸荷受到的上浮作用力，F_降為所述降水井降水使所述上部土體受到的沉降作用力，F_阻為所述地下結構上浮受到的摩擦阻力，F_抗為所述地下結構受上浮力影響而由自身剛度產生的抵抗變形的變形抵抗力；

其中，所述上浮作用力F_浮的計算公式為：F_浮=γ_土h_卸l_挖D，

所述沉降作用力F_降的計算公式為：F_降=αγ_水Δhl_挖D，