目前國內外在飽和軟弱地層中進行基坑開挖，都要減少基坑開挖對周圍環境所造成的影響。從而在基坑開挖時不僅要保證基坑的穩定。 還必須嚴格控制基坑的隆起變形。上世紀90年代上海的工程建設者們探索採用時空效應理論指導基坑開挖的方法。 即對基坑分層分條塊的開挖， 嚴格控制每塊土體開挖的大小和時間來減小基坑的隆起變形。
基本介紹
- 中文名：分條
- 外文名：Article points
- 用途：在飽和軟弱地層中進行基坑開挖
- 始於：上世紀90年代
- 目的：減小基坑的隆起變形
- 學科：冶金工程
背景,現場測試,變形原理,計算方法,意義,
背景
目前國內外在飽和軟弱地層中進行基坑開挖，都要減少基坑開挖對周圍環境所造成的影響。從而在基坑開挖時不僅要保證基坑的穩定。 還必須嚴格控制基坑的隆起變形。上世紀90年代上海的工程建設者們探索採用時空效應理論指導基坑開挖的方法。 即對基坑分層分條塊的開挖， 嚴格控制每塊土體開挖的大小和時間來減小基坑的隆起變形。 這一方法取得了較好的效果，可以提高施工速度和減少地基加固量，但是還沒有一種較為準確的方法來計算開挖土條的寬度對基坑隆起變形值的影響。根據上海某工程的現場監測數據，研究提出計算土塊不同開挖寬度引起基坑隆起值的半理論計算方法。以便較好地預測和控制基坑的隆起變形，降低對周圍環境的影響。
某基坑長約26m，寬18.1m，地面標高4m，深6.5m。與下方已建成運營的上海捷運二號線成近45°斜交，且位於捷運隧道上方。
基坑底板與隧道頂最小淨距只有2.8m，已經進入捷運隧道3m保護區內，按照上海捷運隧道的保護要求：捷運結構設施絕對沉降量及水平位移≦20mm（包括各種載入和卸載的最終位移量）， 隧道的回彈變形不超過15mm，隧道變形半徑必須大於15000m，相對變形必須小於1/2500。由於基坑開挖會引起坑內土體回彈， 從而引起捷運區間隧道的上抬變形。因此施工過程中必須採取措施對捷運線進行保護， 嚴格控制基坑的隆起變形。
本基坑工程所處地段地質狀況複雜，根據工程地質勘察報告，場地土層分布均勻，多為軟弱土、高壓縮性土。其中第1層雜填土， 層,1.0~1.4m;第2層褐黃色-灰黃色粉質粘土,層厚2.4~2.6m,軟塑-流塑;第3層灰色淤泥質粉質粘土, 層厚3.7~3.9m,流塑; 第4層灰色淤泥質粘土,層厚7.8~8.0m, 流塑。
現場測試
為了能獲取土條開挖寬度引起基坑隆起變形的較為全面的數據， 對運營捷運隧道基坑本身及周圍環境進行了長期全面的布點監測。通過監測獲得了大量的監測數據， 有效地分析了整個基坑的變形情況，得出了控制基坑開挖時回彈變形的有效措施和分層分條開挖時計算基坑回彈隆起的科學方法。
變形原理
在土地層中進行基坑開挖， 必然會帶來基坑的穩定問題和隆起問題。基坑隆起一方面是由於土體的挖除與自重應力釋放，土體回彈效應使基坑底面產生一定的回彈變形( 另一方面基坑開挖後， 牆體向基坑方向變位時，擠推牆前的土體而造成的隆起，另外，坑外土體流向基坑也會造成坑內土體的隆起。基底隆起量的大小是判斷基坑穩定性的重要指標，基坑在失穩之前， 必然產生了一定量的隆起。 但是，當隆起量不大時，未必造成基坑失穩，基坑發生失穩現象是不允許的，不過允許產生一定量的隆起。 基坑的保護等級越高，即周圍環境要求越嚴格，則允許隆起量就越小。因此，基坑隆起量的大小成為判斷基坑穩定和變形的重要依據，在基坑開挖之前如何方便、準確地預測基坑隆起量是土木工程師十分關注的問題。正確計算基底隆起量是準確預估將來建築物沉降量的前提。
計算方法
基坑開挖引起土體卸荷，坑內土體發生回彈隆起，在一定的土體強度條件下，影響坑內土體回彈隆起值的因素主要有： 基坑的開挖面積、基坑放置的時間、 基坑的開挖深度、圍護結構的插入深度以及地面的超載等。為研究土條寬度對基坑隆起變形的影響，採用分離參數法，將土塊的不同開挖寬度分離出來，單獨研究其與基坑最大隆起量的關係。
基坑開挖時，最大回彈隆起值基本都出現在基坑中部。採取參數分離法，將土條中心線處的隆起值增量（即最大回彈值）分離出來作為研究對象，由於基坑開挖後，坑底隆起基本上在十天內就已達到穩定，故基坑的放置時間取為t=24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h、192h、216h、240h。在各時間點上，考慮開挖寬度與隧道最大回彈值之間的曲線關係。由於基底距隧道只有2.8m，通常在小變形情況下，認為隧道發生變形時與土體之間無相對位移， 因而可以近似用隧道的回彈值作為基底的回彈隆起值，這樣，就可以確定僅由放置時間與土體空間作用影響的基坑最大隆起量。
基坑中分塊土體的開挖長度均為26m左右，而且基坑的長寬比均大於或等於1.5，屬於長條形窄基坑開挖，則影響坑內土體回彈的空間因素基坑開挖面積可以由基坑開挖寬度表示。為同時考慮開挖土體的高度因素，研究中採用等效開挖寬度作為影響捷運隧道回彈隆起的寬度因素， 所謂的等效開挖寬度，就是開挖土體橫剖面的面積與土體高度的比值。
意義
利用上海某工程的監測資料，結合理論分析得出了計算基坑開挖時， 分塊大小影響基坑隆起回彈值的半理論計算公式。該公式能夠比較準確地計算出不同分塊時的基坑隆起回彈值，從而較好地預測和控制基坑的隆起，確保施工安全和基坑下方捷運的正常運行，具有相當大的經濟效益和社會效益。
