基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法技术

本申请涉及建筑领域，提供了基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法，包括以下步骤：确定拟开挖的基坑的地层特征；确定基坑的几何尺寸；根据基坑几何尺寸进行仓位划分，拟定出初步基坑开挖方案；建立有限元模型，利用有限元模型模拟基坑开挖方案并计算出对应基坑开挖方案的既有地下结构的隆起变形量；若不满足要求，则调整仓位宽度和/或单次开挖的仓位数量，以拟定新的基坑开挖方案；若满足要求，则确定满足要求的最小隆起变形量对应的基坑开挖方案为目标开挖方案。在控制施工成本的基础上，充分利用软土的流变特征和基坑的时空效应，通过跳仓开挖控制下卧既有地铁盾构隧道变形。形。形。

【技术实现步骤摘要】
基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，具体地指一种基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法。

技术介绍

[0002]既有运营隧道长距离下卧于新建基坑以下时，新建基坑土方开挖与施工对下卧地铁隧道影响范围大，扰动效应强，既有地铁隧道结构将不可避免地产生附加内力和变形，尤其是软土地区，长距离下卧隧道结构变形问题将更加显著。如果地铁上方区域的基坑设计、施工不当，基坑施工过程中长距离下卧隧道则可能因上浮变形过大而导致结构破损，威胁地铁运营安全。因此，研究软土基坑开挖卸荷对长距离下卧地铁隧道的变形影响机制与控制措施，保护地铁盾构隧道结构安全与运行正常，是一个急需解决、意义重大的课题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决既有地下结构上方进行基坑跳仓法施工时目标开挖方案难确定的问题，提供一种基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法，包括以下步骤：
[0004]确定拟开挖的基坑的地层特征；
[0005]确定基坑的几何尺寸；
[0006]根据基坑的几何尺寸，利用跳仓法确定多种基坑开挖方案；
[0007]基于基坑的几何尺寸和地层特征建立有限元模型，利用有限元模型模拟上一个步骤所拟定的多种基坑开挖方案，并计算出执行每种基坑开挖方案时基坑下方的既有地下结构的隆起变形量，其中最小隆起变形量所对应的基坑开挖方案即为目标开挖方案；
[0008]判断隆起变形量是否满足要求：
[0009]若不满足要求，则调整仓位宽度和/或单次开挖的仓位数量，以拟定新的基坑开挖方案，返回至上一个步骤；
[0010]若满足要求，则确定满足要求的最小隆起变形量对应的基坑开挖方案为目标开挖方案。
[0011]进一步，所述有限元模型包括小应变硬化土模型。
[0012]进一步，所述小应变硬化土模型的力学参数包括：
[0013]第一力学参数，包括土体有效黏聚力c
′
、有效内摩擦角参考割线模量和破坏比R
f
；
[0014]第二力学参数，包括正常固结条件下静止侧压力系数K0、刚度应力水平相关幂指数m、加卸载泊松比v
ur
、参考应力p
ref
和土的剪胀角ψ；及
[0015]第三力学参数，包括小应变刚度试验的参考初始模量和割线剪切模量衰减到初始剪切模量70％时所对应的剪应变γ
0.7
。
[0016]进一步，所述地层特征包括基坑所在场地地层的土体类型、分层厚度和土体基本
力学参数。
[0017]进一步，利用跳仓法确定多种基坑开挖方案的具体过程为：根据基坑的几何尺寸，将基坑按照多种不同数量或宽度的仓位进行划分，得到多种仓位划分方案；对于所述多种仓位划分方案，针对其中每种仓位划分方案，均进行：每次开挖时选择开挖一个仓位进行跳仓施工或者每次开挖时同时选择开挖两个以上间隔的仓位进行跳仓施工，即得到所述多种基坑开挖方案。
[0018]进一步，调整基坑开挖方案的具体过程为：调整仓位划分方案中仓位的数量或宽度，和/或每次开挖的仓位数量。
[0019]进一步，每种仓位划分方案是沿所述基坑的长度方向将基坑按照不同数量或宽度的仓位进行划分。
[0020]进一步，所述既有地下结构为隧道。
[0021]进一步，还包括对所述隧道的隆起变形量的监测步骤：
[0022]基准点布置：沿隧道长度方向在隧道受影响范围以外设置多个基准点；
[0023]测点布置：沿隧道长度方向间隔设置多个监测面，每个监测面对应隧道的顶部、帮部两端及轨枕两端分别设置有测点；
[0024]监测仪器布置：沿隧道长度方向间隔设置多台全站仪，覆盖所有测点。
[0025]上述进一步方案的有益效果是：通过对隧道的隆起变形量进行现场监测，可与限元模型模拟并计算出的隆起变形量进行比对，验证模型的合理性，保证基坑开挖过程中隧道结构安全与地铁运行正常。
[0026]本专利技术的有益效果是：利用有限元模型模拟多种基坑开挖方案并计算出对应基坑开挖方案的既有地下结构的隆起变形量，最小的隆起变形量对应的基坑开挖方案即目标开挖方案。在控制施工成本的基础上，充分利用软土的流变特征和基坑的时空效应，通过跳仓开挖控制下卧既有地铁盾构隧道变形。通过调整仓位宽度和单次开挖的仓位数量，利用工程实践验证模型的合理性，进一步确定目标开挖方案，保护地铁盾构隧道结构安全与运行正常。
附图说明
[0027]图1为本专利技术基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法的流程结构示意图。
[0028]图2为本专利技术基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法的拟开挖的基坑的平面示意图。
[0029]图3为图2中基坑所在场地的地层断面示意图。
[0030]图4为本专利技术的方法中拟定的一种基坑开挖方案的平面结构示意图。
[0031]图5为本专利技术的方法中有限元模型的结构示意图。
[0032]图6为本专利技术的方法中利用有限元模型计算出的多种基坑开挖方案对应隧道的隆起变形量的示意图。
[0033]图7为本专利技术的方法中监测隧道的隆起变形量的测点的布置位置示意图。
[0034]图中；1
‑
基坑；2
‑
左线隧道；3
‑
右线隧道；4
‑
仓位；5
‑
拉森钢板桩；6
‑
测点。
具体实施方式
[0035]以下结合附图1至附图7和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0036]需要说明的是，本专利技术的目的在于解决既有地下结构上方进行基坑跳仓法施工时目标开挖方案难确定的问题，而本实施例的既有地下结构为隧道，特别是常见的双隧道，但在实际应用中，既有地下结构还可以是其他结构，比如地铁站。
[0037]如图1所示的基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法，包括以下步骤：
[0038]步骤1、确定拟开挖的基坑1的地层特征，地层特征包括基坑1所在场地地层的土体类型、分层厚度和土体基本力学参数。以深圳某基坑1为例，根据勘察报告，可以确定基坑1所在场地地层的土体类型有填石、淤泥质土、黏土、砾砂、砾质黏性土、花岗岩等。分层厚度如图3所示。土体基本力学参数通过现场原位试验及室内试验确定，土体基本力学参数如表1所示。
[0039]表1基坑所在场地地层的土体基本力学参数
[0040][0041][0042]步骤2、确定基坑1的基本几何尺寸和隧道的埋深。
[0043]如图2、图3所示，根据现场勘察，基坑1长120m，宽40m，开挖深度共计12.5m；隧道分左线隧道2和右线隧道3，分别埋深在
‑
11.4和
‑
12.6左右。
[0044]步骤3、根据基坑1几何尺寸进行仓位4划分，拟定出不同的仓位4的宽度和不同的单次开挖的仓位4的数量对应的多种初步基坑开挖方案。
[0045]如图4所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：确定拟开挖的基坑的地层特征；确定基坑的几何尺寸；根据基坑的几何尺寸，利用跳仓法确定多种基坑开挖方案；基于基坑的几何尺寸和地层特征建立有限元模型，利用有限元模型模拟上一个步骤所拟定的多种基坑开挖方案，并计算出执行每种基坑开挖方案时基坑下方的既有地下结构的隆起变形量，其中最小隆起变形量所对应的基坑开挖方案即为目标开挖方案；判断隆起变形量是否满足要求：若不满足要求，则调整仓位宽度和/或单次开挖的仓位数量，以拟定新的基坑开挖方案，返回至上一个步骤；若满足要求，则确定满足要求的最小隆起变形量对应的基坑开挖方案为目标开挖方案。2.根据权利要求1所述的基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法，其特征在于，所述有限元模型包括小应变硬化土模型。3.根据权利要求2所述的基坑跳仓法施工中目标开挖方案的确定方法，其特征在于，所述小应变硬化土模型的力学参数包括：第一力学参数，包括土体有效黏聚力c
′
、有效内摩擦角参考割线模量和破坏比R
f
；第二力学参数，包括正常固结条件下静止侧压力系数K0、刚度应力水平相关幂指数m、加卸载泊松比v
ur
、参考应力p
ref
和土的剪胀角ψ；及第三力学参数，包括小应变刚度试验的参考初始模量和割线剪切模量衰减到初始剪切模量70％时所对应的剪应变γ
0.7
。4.根据权利要求1所述的基坑跳仓法...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤伟军，张江雄，杜君子，王文斌，肖毅，吴亮亮，赖仲栋，
申请(专利权)人：中建三局集团深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：