分条

冶金工程学科术语

国内外在饱和软弱地层中进行基坑开挖，都要减少基坑开挖对周围环境所造成的影响。从而在基坑开挖时不仅要保证基坑的稳定。还必须严格控制基坑的隆起变形。上世纪90年代上海的工程建设者们探索采用时空效应理论指导基坑开挖的方法。即对基坑分层分条块的开挖，严格控制每块土体开挖的大小和时间来减小基坑的隆起变形。

背景

国内外在饱和软弱地层中进行基坑开挖，都要减少基坑开挖对周围环境所造成的影响。从而在基坑开挖时不仅要保证基坑的稳定。还必须严格控制基坑的隆起变形。上世纪90年代上海的工程建设者们探索采用时空效应理论指导基坑开挖的方法。即对基坑分层分条块的开挖，严格控制每块土体开挖的大小和时间来减小基坑的隆起变形。这一方法取得了较好的效果，可以提高施工速度和减少地基加固量，但是还没有一种较为准确的方法来计算开挖土条的宽度对基坑隆起变形值的影响。根据上海某工程的现场监测数据，研究提出计算土块不同开挖宽度引起基坑隆起值的半理论计算方法。以便较好地预测和控制基坑的隆起变形，降低对周围环境的影响。

某基坑长约26m，宽18.1m，地面标高4m，深6.5m。与下方已建成运营的上海地铁二号线成近45°斜交，且位于地铁隧道上方。

基坑底板与隧道顶最小净距只有2.8m，已经进入地铁隧道3m保护区内，按照上海地铁隧道的保护要求：地铁结构设施绝对沉降量及水平位移≦20mm（包括各种加载和卸载的最终位移量），隧道的回弹变形不超过15mm，隧道变形半径必须大于15000m，相对变形必须小于1/2500。由于基坑开挖会引起坑内土体回弹，从而引起地铁区间隧道的上抬变形。因此施工过程中必须采取措施对地铁线进行保护，严格控制基坑的隆起变形。

本基坑工程所处地段地质状况复杂，根据工程地质勘察报告，场地土层分布均匀，多为软弱土、高压缩性土。其中第1层杂填土，层,1.0~1.4m;第2层褐黄色-灰黄色粉质粘土,层厚2.4~2.6m,软塑-流塑;第3层灰色淤泥质粉质粘土, 层厚3.7~3.9m,流塑; 第4层灰色淤泥质粘土,层厚7.8~8.0m, 流塑。

现场测试

为了能获取土条开挖宽度引起基坑隆起变形的较为全面的数据，对运营地铁隧道基坑本身及周围环境进行了长期全面的布点监测。通过监测获得了大量的监测数据，有效地分析了整个基坑的变形情况，得出了控制基坑开挖时回弹变形的有效措施和分层分条开挖时计算基坑回弹隆起的科学方法。

变形原理

在土地层中进行基坑开挖，必然会带来基坑的稳定问题和隆起问题。基坑隆起一方面是由于土体的挖除与自重应力释放，土体回弹效应使基坑底面产生一定的回弹变形( 另一方面基坑开挖后，墙体向基坑方向变位时，挤推墙前的土体而造成的隆起，另外，坑外土体流向基坑也会造成坑内土体的隆起。基底隆起量的大小是判断基坑稳定性的重要指标，基坑在失稳之前，必然产生了一定量的隆起。但是，当隆起量不大时，未必造成基坑失稳，基坑发生失稳现象是不允许的，不过允许产生一定量的隆起。基坑的保护等级越高，即周围环境要求越严格，则允许隆起量就越小。因此，基坑隆起量的大小成为判断基坑稳定和变形的重要依据，在基坑开挖之前如何方便、准确地预测基坑隆起量是土木工程师十分关注的问题。正确计算基底隆起量是准确预估将来建筑物沉降量的前提。

计算方法

基坑开挖引起土体卸荷，坑内土体发生回弹隆起，在一定的土体强度条件下，影响坑内土体回弹隆起值的因素主要有：基坑的开挖面积、基坑放置的时间、基坑的开挖深度、围护结构的插入深度以及地面的超载等。为研究土条宽度对基坑隆起变形的影响，采用分离参数法，将土块的不同开挖宽度分离出来，单独研究其与基坑最大隆起量的关系。

基坑开挖时，最大回弹隆起值基本都出现在基坑中部。采取参数分离法，将土条中心线处的隆起值增量（即最大回弹值）分离出来作为研究对象，由于基坑开挖后，坑底隆起基本上在十天内就已达到稳定，故基坑的放置时间取为t=24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h、192h、216h、240h。在各时间点上，考虑开挖宽度与隧道最大回弹值之间的曲线关系。由于基底距隧道只有2.8m，通常在小变形情况下，认为隧道发生变形时与土体之间无相对位移，因而可以近似用隧道的回弹值作为基底的回弹隆起值，这样，就可以确定仅由放置时间与土体空间作用影响的基坑最大隆起量。

基坑中分块土体的开挖长度均为26m左右，而且基坑的长宽比均大于或等于1.5，属于长条形窄基坑开挖，则影响坑内土体回弹的空间因素基坑开挖面积可以由基坑开挖宽度表示。为同时考虑开挖土体的高度因素，研究中采用等效开挖宽度作为影响地铁隧道回弹隆起的宽度因素，所谓的等效开挖宽度，就是开挖土体横剖面的面积与土体高度的比值。

意义

利用上海某工程的监测资料，结合理论分析得出了计算基坑开挖时，分块大小影响基坑隆起回弹值的半理论计算公式。该公式能够比较准确地计算出不同分块时的基坑隆起回弹值，从而较好地预测和控制基坑的隆起，确保施工安全和基坑下方地铁的正常运行，具有相当大的经济效益和社会效益。

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