・５８・ 第３８卷第６期 ２ ０ １ ２年２月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．６ Ｆｅｂ． ２０１２ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）０６—００５８—０３ 邻江特大异型基坑降水与基坑变形关系研究 李福清摘李福锋林鹤 要：以上海市紧邻黄浦江的渔人码头特大异型超深基坑工程为背景，采用基于弹性理论的基坑降水计算方法，探讨 了基坑降水对周围环境的影响；计算了考虑降水和不考虑降水两种情况下基坑开挖导致的沉降差异，并以基坑周围建筑 物和管线为例做了对比分析，研究结论可为今后类似工程提供有益的指导。 关键词：基坑降水，沉降，理论分析，数值模拟 中图分类号：ＴＵ４６３ 文献标识码：Ａ ｎ＝ｅ／（１＋ｅ） Ａｈ＝日一ｈ一 基坑降水主要有两个目的：１）在基坑开挖过程中保持干燥的 （４） （５） 作业环境；２）保证基坑的稳定性 Ｊ。降水引起地面沉降的主要原 因是水位下降使得地层孔隙中的静水压力减少，给地基土施加了 一其中，ｈ，为计算点水头值。 ｈ ＝ 个附加应力，导致土层压缩变形，这种变形传播到地面上就表 （６） 现为沉降。因此，在降水过程中应防止地基土流失，并防止降水 造成邻近建筑物地基下沉和倾斜等不利影响，在降水设计时，应 根据含水层的特性、降水深度、周边建筑物的远近、地下水位等因 其中， 为降水稳定水头值；Ｓ为基坑水位降深值；Ｒ为基坑 ｒ０为基坑降水仿大井半径；ｒ为计算点至基坑边的 素，对周边建筑物地基沉降量及差异沉降进行评估，确保建筑物 降水影响半径； 地基的稳定性。考虑到流固耦合模型计算的复杂性，可以采用解 距离。析解 的方法计算降水列‘周围环境的影响，然后与数值模拟结 果相叠加，从而计算出基坑降水及开挖过程对周围环境总的影 Ｒ＝３ ｏｏｏｓＶ￣ 降水示意图见图ｌ。 （７） 响，称之为半解析半数值模拟的计算方法。 ２计算实例 ２．１ 工程概况 上海渔人码头工程位于杨浦区杨浦大桥以西，东至丹东路， （１） １ 降水引起地表沉降理论 粘性土及粉土沉降计算公式为： Ｄ＝ 却Ｈ 西至上海第一毛条厂，南至黄浦江，北至杨树浦路。基坑总面积 约３６ ０００ ｍ ，基坑总延长约８１０ ｍ，地下三层区域底板面标高 一其中，Ｄ为最终沉降量，ｍ；却为水位施加于土层的附加应 力，ＭＰａ；Ｈ为计算土层的厚度，ｍ；ａ为粘性土或粉土的压缩系数， ＭＰａ－。；ｅ为孔隙比。 卸＝／．ｔＡｈｙ 重度。 肛＝ｎ—ｏ／ （３） （２） １４．３ ｍ。基坑平面位置及围护体系示意图见图２。基坑南侧有 一栋四层建筑物，基坑东侧管线密集。 按照工程勘察地质报告及基坑实际工况，各参数取值如下： ２．２ 降水计算 ａ＝Ｏ．２ ＭＰａ～，ｅ＝０．９，Ｏｔ＝０．４５，Ｈ＝３５ ｍ，Ｓ＝１６ ｍ，ｒｅ＝１００ ｍ，Ｋ＝ 其中， 为给水度；Ａｈ为计算点处的水位降深值； 为水的 １０～ｍ／ｓ，ｙ ＝１０ ｋＮ／ｍ。代入式（１）中计算可得降水曲线如图３ 所示。 其中，ｎ为容水度； 为持水度。 投入。 ［３］ 蒋建平，阎长虹，徐鸣洁，等．苏通大桥地基中深厚软土电阻 参考文献： 用探讨［Ｊ］．工程地质学报，２００６，１４（５）：６３７—６４３． 察，２００６（５）：２１６－２２２． 率试验研究［Ｊ］．岩土力学，２００７，２８（１０）：２０７７－２０８２． 究［Ｊ］．岩土工程学报，２００４，２６（１）：８３—８７． 颖．重塑膨胀土的电阻率特性测试研 究［Ｊ］．岩土工程学报，２００７，２９（９）：１４１３—１４１７． ［１］ 查甫生，刘松玉，杜延军．电阻率法在地基处理工程中的应 ［４］ 刘国华，王振宇，黄建平．土的电阻率特性及其工程应用研 ［２］ 查甫生，刘松玉．土的电阻率理论及其应用探讨［Ｊ］．工程勘 ［５］ 缪林昌，严明良，崔Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｔｅｓｔ ＬＩ Ｙａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｖｉｄｅｓ ｓｏｉｌ ｃｏｎｄｕｃｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｉｎｔｏ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｓｋｅｌｅｔｏｎ，ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌａｙ ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ ｉｎ Ｌｉ・ ａｎｙｕｎｇａｎｇ ｒｅｇｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ１．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｏ ａｃｔｕａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｔ ｔｅｓｔｉｆｉｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｌａｂｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｔｅｓｔ，ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ，ｓｏｉｌ ｓｋｅｌｅｔｏｎ，ｃｌａｙ 收稿日期：２０１１—１１—０４ 作者简介：李福清（１９６９ ），男，硕士，高级工程师，中达建设集团股份有限公司，上海２０１１０３ 李福锋（１９７７一），男，工程师，中达建设集团股份有限公司，上海２０１１０３ 林鹤（１９６０一），男，高级工程师，中达建设集团股份有限公司，上海２０１１０３ ｇｇ３８＠．２０１２年ｇｇ 智 李福清等：邻江特大异型基坑降水与基坑变形关系研究 ・５９・ 图６反映的是基坑开挖各阶段周边一栋四层建筑各角点的 沉降模拟变化曲线。选取Ｆ４６，１７４７，１７５２，Ｆ５３四个角点进行分析， 具体位置见图２。 从图６中可以看出，不考虑基坑降水的影响时，模拟得到的 Ｆ４６沉降最大值为３．６ ｍｍ，Ｆ４７沉降最大值为１ ｍｍ，Ｆ５２沉降最 大值为２．４ ｍｍ，Ｆ５３沉降最大值为７．９ ｍｍ；沉降较大的角点Ｆ５３ 图１降水示意图 Ｎ 与Ｆ４６位于靠近基坑的一侧，故基坑开挖对其影响较大，另外，从 Ｆ５３和Ｆ４６二者的对比可以看出，Ｆ５３角点附近，基坑开挖面积较 大，支护相对较弱，所以沉降值比Ｆ４６大。 １ ０ —１ ｌ一２ 捻一３ 一二耋 素 开挖步骤 ４ ＿５ ６ ７ －・ｃｘ围护体测斜监测点 。Ｔ围护￣ｌ－：ｋ体测斜监测点▲Ｓ管线沉降 △Ｆ角点沉降 一ＺＬ支撑轴力 图６四层建筑角点沉降 ４考虑降水的总沉降 将降水理论计算得到的沉降值代人数值模拟得出的沉降值， 可得管线总沉降与四层建筑角点总沉降，见图７，图８。 一图２基坑平面位置及围护体系示意图 １ ２ 堰：： ３ ４ —１４ —５ ６ ７ —与基坑边缘的距离／ｍ —图３基坑降水引起的地表沉降曲线 ８ ９ －从图３中可以看出，降水引起的地表沉降最大值为１４ ｍｍ左 右，位于基坑围护结构处，距离基坑较远处的地表，沉降较小，到 开挖步骤 开挖步骤 图７管线总沉降 图８四层建筑角点总沉降 距离基坑围护结构４８ ｍ处，降水引起的沉降基本为０。 从图７中可以看出，考虑基坑降水影响时，得到的ｓ９最大沉 降值为８ ｍｍ，￥１３的最大沉降值为７ ｍｍ，监测的最终沉降量也在 实测值更为接近，也更加合理，另外从二者的对比可以看出，降水 ３数值分析 分析。 采用大型有限元计算软件ＡＢＡＱＵＳ建立三维数值模型进行 ８ ｍｍ左右，说明按实际情况考虑了基坑降水影响的模拟结果与 ３．１ 计算云图 计算模型见图４。 ｚ 带来的沉降占到总沉降的２５％，不能忽略。监测结果与数值模拟 结果都反映出，基坑开挖引起的管线沉降量值并未超过警戒值 （１０ ｍｍ）。 从图８中可以看出，考虑基坑降水的影响时，Ｆ４６最大沉降值 为１４ ｍｍ，Ｆ４７最大沉降值为５ ｍｍ，Ｆ５２沉降最大值为６．５ ｍｍ， １７５３最大沉降值为１９ ｍｍ，相对于图６沉降有大幅度增加，且距离 ａ）底板施工完成后竖向应力 基坑越近，沉降增加越大，所以在距离基坑较近处，基坑降水的影 响更加不能忽略。角点Ｆ５３的沉降量接近２０ ｍｍ，所以在基坑施 ｚ 工前，宜采取必要的加固措施，减小基坑施工带来的沉降，从而保 证建筑物使用的安全。 ５结语 ｂ）底板施工完成后竖向位移 １）阐述了降水引起沉降的理式，并将该理论用于实际工 程的计算之中。 图４计算模型 ３．２结果分析 １）管线沉降。 图５反映的是基坑开挖各阶段管线沉降数值模拟值，选取 ２）基于ＡＢＡＱＵＳ建立了基坑开挖的三维模型，计算得到了基 坑开挖时引起的地表沉降。 ３）通过基坑周围管线和建筑物的沉降对比，分析了考虑降水 ｓ９，Ｓ１３两个测点进行分析，具体位置见图２。从图５中可以看出， 和不考虑降水两种情况下地表的沉降差异。 未考虑基坑降水影响时，模拟得到的ｓ９沉降最大值为６ ＩＴｌｍ，Ｓ１３ 参考文献： 沉降最大值为５ ｍｍ。 ［１］ 郭菊彬，宋吉荣，张昆．基坑降水引起建筑物地基沉降计 ２）四层建筑角点沉降。 算探讨［Ｊ］．工程勘察，２００６（１２）：４０－４２． ・６０・ 第３８卷第６期 ２ ０ １ ２年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．６ Ｆｅｂ． ２０１２ 文章编号：１００９・６８２５（２０１２）０６—００６０—０２ 高能级强夯法在地基加固处理中的应用探讨 段纯萍 摘要：通过工程实践，对强夯法处理地基的设计要点作了分析，并着重阐述了高能级强夯法在地基加固处理中的应用， 同时总结出其施工技术及质量、安全保证措施，从而使高能级强夯法更加完善。 关键词：高能级强夯法，地基加固，设计，应用 中图分类号：ＴＵ４７２ 文献标识码：Ａ Ｏ 引言 高能级强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性 整个加固场地的总夯击能量除以加固面积称为单位夯击能。 强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要 求处理的深度等综合考虑，并可通过试验确定。对于不同类型的 土质可选用不同的单位夯击能。一般情况下，对于细颗粒土可取 １ ５００ ｋＮ・ｍ／ｍ 一４ ０００ ｋＮ・ｍ／ｍ２。对于粗颗粒土取 土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基的处理，其应用范围极为 广泛，已应用于工业与民用建筑、油罐、机场场道、港口码头、公路和 铁路路基等。近年来，我单位在多个项目中应用了高能级强夯，如 １ ０００ ｋＮ・ｍ／ｍ ～３ ０００ ｋＮ・ｍ／ｍ ，但对饱和粘性土所需的能量 某火电厂一期主厂房地基基础填方强夯处理采用８ ０００ ｋＮ・ｍ；某 不可以一次施加，否则土体会产生侧向挤出，强度反而会有所降 化工有限公司６０万Ｌ／年项目地基强夯处理采用１０ ０００ ｋＮ・ｍ； 某港油罐区（一期）基础处理工程采用８ ０００ ｋＮ・ｍ，１２ ０００ ｋＮ・ｍ 低，并且难于恢复。实际施工中根据需要可分几遍施加，两遍间 考虑问歇一段时间，这样可逐步增加土的强度，改善土的压缩性。 和１５ ０００ ｋＮ・ｍ高能级强夯。本人通过施工实践，对高能级强夯 施工技术进行了简要总结。 １．３夯击点布置及间距 强夯处理范围要求大于建筑物基础范围，具体的扩大范围， 可根据建筑物类型和重要性等因素综合考虑决定。对于一般建 筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的２／３，并不宜 １ 强夯法处理地基设计 １．１ 有效加固深度 强夯有效加固深度是指地基士经强夯加固处理后，该土层强 小于３ ｍ。 度和变形等指标均能满足设计要求的土层范围。该指标既是选 夯击点布置一般分为三角形或正方形。夯击点间距（夯距） 择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。有 的确定，主要是根据地基土的性质、要求处理的深度和预定的强 效加固深度一般根据现场试夯或当地经验确定，除与锤重和落距 夯能级而定。第一遍夯击点间距通常为５ ｍ～１５ ｍ，以保证将夯 有关外，还与地基土的性质、不同土层的分布厚度和埋藏顺序、地 击能量传递到深处并保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本 下水位以及强夯的各个设计参数等都有着密切的关系。 原则。第二遍夯击点位于第一遍夯点之问。 １．２夯锤和落距 夯锤和落距直接确定单击夯击能，其为夯锤重与落距的乘 １．４夯击击数与遍数 １）夯击击数。夯点的夯击次数：应按现场试夯得到的夯击次 积。随着锤重和落距的增大，则单击能量也加大，加固效果和技 数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：ａ．最后两击 术经济较好。 的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能为４ ０００ ｋＮ・ｍ～ ［２］ 李志强，闫富有，郭院成．成层土中基坑降水沉降模型分析 岩土工程技术，２００４，１８（４）：１９４—１９８． ［Ｊ］．河南科学，２０１１，￣２９（６）：６７６．６８０． ［５］ 施成华，彭立敏．基坑开挖及降水引起的地表沉降预测［Ｊ］．［３］ 韩昂忠，周柏申．基坑开挖降水地表沉降计算［Ｊ］．广东科 技，２００８，２００（１１）：７８－７９． 土木工程学报，２００６，３９（５）：１１７—１２１． ［６］ 李文广，胡长明．深基坑降水引起的地面沉降预测［Ｊ］．地下 空间与．ｙ－程学报，２００８，４（１）：１８１—１８４． ［４］ 许锡金，李东霞．基坑降水引起地面沉降计算方法研究［Ｊ］． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｐｅｒ－ｌａｒｇｅ ａｌｌｏｔｙｐｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｓｉｄｅ ｒｉｖｅｒｓ Ｕ Ｆｕ＿ｑｉｎｇ ＬＩ Ｆｕ－ｆｅｎｇ ＬＩＮ Ｈｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ—ｌａｒｇｅ ａｌｌｏｔｙｐｅ ｕｌｔｒａ—ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ａｔ Ｙｕｒｅｎ ｗｈａｒｆ ｎｅａｒ Ｈｕａｎｇｐｕ Ｒｉｖｅｒ ｉｎ Ｓｈａｎｇｈａｉ ａｓ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ ｐａ— ｐｅｒ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙ，ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｗａｔｅｆｉｎｇ Ｏｉｌ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｄｅ— ｗａｔｅｒｉｎｇ，ｃｏｍｐａｒｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ＳＯ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｂｙ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ，ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｎｕｍｅｒｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１２一Ｏ１一ｏｌ 作者简介：段纯萍（１９６５一），女，工程师，山西机械化建设集团公司，山西太原０３０００９
