2015岩土工程师专业知识答疑:基坑工程设计及施工

　　考虑时空效应的基坑工程设计及施工的技术要点:

　　1、首先合理选定基坑开挖及支撑的施工工序和施工参数。基坑开挖和支撑施工是决定基坑工程成败优劣的关键工序。为在基坑开挖中减少土体扰动范围，保持基坑稳定，并使地层位移和差异位移符合预测值，合理选定基坑开挖及支撑的施工工序和施工参数是决定性因素。开挖和支撑的施工工序基本是按分层、分部、对称、平衡的原则而制定的，最主要的施工参数是每层开挖中挡墙被动区土体挖除后，挡墙未支撑前的自由暴露时间和暴露的宽度和深度。在大面积不规则形状的高层建筑深基坑中，挡墙被动区土体往往在开挖中被保留成为土堤状，此土堤断面尺寸亦按其能抵住挡墙的要求而定，亦为主要参数。

　　2、基坑设计中，预测考虑土体流变性的围护墙体位移和相应的地层位移，并采取措施使之符合保护环境的要求。从实测资料和理论分析中可知:土体流变性时软土深基坑变形的影响是明显的，在同一工况下基坑的围护墙体随其在开挖后暴露时间的延长而增加，目前一般基坑围护墙体变形计算均未计及流变因素，在基坑周围建筑设施对地基位移很敏感时，特别在流变性较大的土层时，就必须准确地采用如下计及土体流变性的计算法，并采取相应的处理对策。

　　方法一，经验系数法:将工程实测的围护墙体位移量进行统计分析，取得在一定地质条件和一定开挖支撑施工参数条件下，墙体位移与按弹性或弹塑性理论所计算的位移(Se)的比值(α)，则考虑时空效应的墙体位移值(Shm)为:Shm=αSe

　　方法二:粘弹性两维有限元法:通过三轴剪切蠕变试验和单剪蠕变试验，建立土壤流变本构模型,再按试验曲线、通过非线性函性分析及其拟合程序的编制，确定本构模型的参数，以用于粘弹性有限元计算方法。因土质和施工因素的复杂性，土壤流变本构模型参数，很难与实际相符。这就需要在基坑开挖的初始段，用信息反馈法调正土体流变参数，再用以推算下步开挖引起的坑周土层位移，并据此酌定下步控制变形的施工参数。由于基坑施工的监测反馈信息是在一定时空效应的施工条件下取得的，则按此推算的墙体位移实际上已考虑了三维效应。

　　方法三，三维有限元法:通过大量分析，二维分析由于未考虑空间约束作用，算得的位移一般比三维分析所得结果较大，计算结果偏于安全，计算工作简易，但无法考虑平行于基坑挡墙的地下管道及隧道的纵向变形特征。

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