承壓水作用下地鐵深基坑開挖施工設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著城市地下空間開發(fā)規(guī)模加大以及向地層更深處延伸，在地下工程的設(shè)計(jì)和施工中遇到的承壓水問題也越來越多，承壓水基坑中承壓水的承壓性和滲透性使其不同于一般的基坑，基坑施工過程中的坑底穩(wěn)定性和降水引起的地層沉降問題更突出，本論文針對(duì)承壓水基坑的主要技術(shù)難點(diǎn)，結(jié)合上海某具體工程，主要開展了以下研究?jī)?nèi)容：(1)承壓水對(duì)基坑穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)分析，主要研究離心模型試驗(yàn)對(duì)承壓水的模擬技術(shù)及通過離心模型試驗(yàn)研究開挖深度、承壓水水頭、缺失與存在

2、相對(duì)隔水層對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響；(2)降水的滲流路徑分析，主要采用穩(wěn)態(tài)滲流理論和非穩(wěn)態(tài)滲流理論以及BIOT固結(jié)理論，研究承壓水降水引起的滲流、降水對(duì)周邊環(huán)境的影響、降水對(duì)土體物理力學(xué)指標(biāo)的影響；(3)通過室內(nèi)三軸試驗(yàn)，了解承壓水降水前后，土體物理力學(xué)指標(biāo)的變化，利用cam-clay本構(gòu)模型，通過FEM程序?qū)Τ袎核貙拥幕邮┕み^程不同開挖階段，基坑的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值分析；(4)設(shè)計(jì)和施工參數(shù)分析，主要通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析承壓水

3、降壓量、承壓水降壓與時(shí)間關(guān)系、含承壓水基坑開挖速度與支撐方式的研究。通過以上研究，主要得到以下結(jié)論：(1)基坑坑周地表沉降、坑底隆起、墻體最大水平位移、墻腳水平位移不僅與開挖深度有關(guān)，還與承壓水頭即抗突涌安全系數(shù)等有關(guān)?；娱_挖深度存在一臨界深度，當(dāng)實(shí)際開挖深度小于該臨界深度，基坑變形隨抗突涌安全系數(shù)線性變化；當(dāng)開挖深度超過該臨界深度，基坑變形隨抗突涌安全系數(shù)的減小非線性增長(zhǎng)，即隨抗突涌安全系數(shù)的減小，基坑變形的增長(zhǎng)率增大；

4、(2)地面最大沉降點(diǎn)離基坑邊的距離約為0.4～0.6倍基坑開挖深度；抗突涌安全系數(shù)越小，地面最大沉降點(diǎn)離基坑的距離越遠(yuǎn)；由于地面超載的影響，地面最大沉降將增大，且最大沉降點(diǎn)離基坑邊緣的距離隨超載的位置改變；(3)為增大抗突涌安全性所進(jìn)行的抽取承壓水措施，可減小坑底隆起量，但同時(shí)將導(dǎo)致較大的地面沉降；過多的抽取承壓水是導(dǎo)致黃興路車站基坑開挖施工中較大地面沉降的原因之一；(4)當(dāng)基坑坑底采取加固措施后，為避免由于降水引起的較大地

5、面沉降，抗突涌安全系數(shù)可適當(dāng)?shù)陀?.1；(5)抽水井的布置在施工方便的前提下，應(yīng)考慮基坑兩側(cè)超載的大小，盡量離超載大的一側(cè)遠(yuǎn)一些。由于基坑南邊的地面超載較大及抽水井離南側(cè)較近等原因，導(dǎo)致黃興路車站基坑實(shí)際施工時(shí)南側(cè)的地面沉降較大；(6)抽水引起的地面沉降與時(shí)間有關(guān)。抽水初期，地面沉降較小，但隨時(shí)間增長(zhǎng)較快，一個(gè)月左右時(shí)地面沉降較大，其后隨時(shí)間的增長(zhǎng)漸緩，因此實(shí)際施工時(shí)應(yīng)考慮抽水對(duì)基坑的后續(xù)影響；(7)在⑥層缺失的情況下，如僅

6、降⑦層深承壓水層，降水初期的影響范圍為60m左右，3個(gè)月可達(dá)100 m左右；⑦層承壓水的水頭在離抽水井10m距離范圍內(nèi)變化較大，而⑤-2層的水頭變化曲線較平緩，在20m的距離范圍內(nèi)，水頭降低值大致相同；沉降曲線的變化趨勢(shì)與水頭變化的規(guī)律相同；(8)⑥層缺失時(shí)，抽⑦層承壓水可降低⑤-2層的承壓水頭，但降低的幅值較小；⑦層由于抽水引起的沉降前期較大，而⑤-2層前期沉降較小，隨時(shí)間慢慢增大；⑦層承壓水水頭降低值與⑤-2層承壓水頭降低

7、值、各土層的沉降值可視為線性關(guān)系；(9)⑥層缺失時(shí)，與降⑦層承壓水相比，如果僅降⑤-2層承壓水，同樣的水頭降低值會(huì)導(dǎo)致較大的沉降及沉降差；且由于⑤-2層的水源補(bǔ)充，要達(dá)到同樣的水位降低值，僅抽⑦層承壓水時(shí)的抽水量要大于⑤-2層的抽水量；(10)⑥層的存在將減小地表沉降量，并可較大地減小墻腳水平位移、基底隆起量。以上研究?jī)?nèi)容和主要研究成果不僅很好地指導(dǎo)了上海某工點(diǎn)的施工，同時(shí)也可為今后類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。關(guān)鍵