承壓水作用下地鐵深基坑開挖施工設計技術研究.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，在地下工程的設計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，本論文針對承壓水基坑的主要技術難點，結合上海某具體工程，主要開展了以下研究內容：(1)承壓水對基坑穩(wěn)定性影響的試驗分析，主要研究離心模型試驗對承壓水的模擬技術及通過離心模型試驗研究開挖深度、承壓水水頭、缺失與存在

2、相對隔水層對基坑穩(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固結理論，研究承壓水降水引起的滲流、降水對周邊環(huán)境的影響、降水對土體物理力學指標的影響；(3)通過室內三軸試驗，了解承壓水降水前后，土體物理力學指標的變化，利用cam-clay本構模型，通過FEM程序對承壓水地層的基坑施工過程不同開挖階段，基坑的穩(wěn)定性進行數(shù)值分析；(4)設計和施工參數(shù)分析，主要通過現(xiàn)場的實測數(shù)據(jù)分析承壓水

3、降壓量、承壓水降壓與時間關系、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，還與承壓水頭即抗突涌安全系數(shù)等有關。基坑開挖深度存在一臨界深度，當實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，即隨抗突涌安全系數(shù)的減小，基坑變形的增長率增大；

4、(2)地面最大沉降點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，地面最大沉降點離基坑的距離越遠；由于地面超載的影響，地面最大沉降將增大，且最大沉降點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行的抽取承壓水措施，可減小坑底隆起量，但同時將導致較大的地面沉降；過多的抽取承壓水是導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?shù)陀?.1；(5)抽水井的布置在施工方便的前提下，應考慮基坑兩側超載的大小，盡量離超載大的一側遠一些。由于基坑南邊的地面超載較大及抽水井離南側較近等原因，導致黃興路車站基坑實際施工時南側的地面沉降較大；(6)抽水引起的地面沉降與時間有關。抽水初期，地面沉降較小，但隨時間增長較快，一個月左右時地面沉降較大，其后隨時間的增長漸緩，因此實際施工時應考慮抽水對基坑的后續(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個月可達100 m左右；⑦層承壓水的水頭在離抽水井10m距離范圍內變化較大，而⑤-2層的水頭變化曲線較平緩，在20m的距離范圍內，水頭降低值大致相同；沉降曲線的變化趨勢與水頭變化的規(guī)律相同；(8)⑥層缺失時，抽⑦層承壓水可降低⑤-2層的承壓水頭，但降低的幅值較?。虎邔佑捎诔樗鸬某两登捌谳^大，而⑤-2層前期沉降較小，隨時間慢慢增大；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系；(9)⑥層缺失時，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導致較大的沉降及沉降差；且由于⑤-2層的水源補充，要達到同樣的水位降低值，僅抽⑦層承壓水時的抽水量要大于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。以上研究內容和主要研究成果不僅很好地指導了上海某工點的施工，同時也可為今后類似工程的設計和施工提供借鑒和參考。關鍵