地下工程施工环境影响与保护

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1、地下工程施工环境影响与保护主讲教师：穆保岗第10章10地下工程施工环境影响与保护10.1基坑开挖工程的环境土工问题10.1.1软土深、大基坑工程及其环境土工问题1）地表沉降与土层位移多采用地下连续墙或水泥土搅拌加灌注式排桩为坑壁围护结构，引起的地表沉降与土层位移，由以下6个部分组成：（1）墙体弹性变位；（2）基坑卸载回弹、塑性隆起、降水不当引起的管涌、翻砂；（3）墙外土层固结沉降；（4）井点或深井降水带走土砂；（5）墙段接头处土砂漏失；（6）槽壁开挖，地层向槽内变形。（1）~（3）主要造成了墙后土层位移和地表沉降；（4）~（6

2、）则应从施工技术、经验与管理上加以控制，使之减低到最小的允许限度。2）基坑变形控制的环保等级标准基坑变形控制环保等级标准表10-1保护等级地面最大沉降量及围护结构水平位移控制要求环境保护要求特级1.地面最大沉降量0.1%H2.围护墙最大水平位移0.14%H3.Ks≥2.2基坑周围10m范围内设有地铁、共同沟、煤气管、大型压力总水管等重要建筑及设施、必须确保安全一级1.地面最大沉降量0.2%H2.围护墙最大水平位移0.3%H3.Ks≥2.0离基坑周围H范围内设有重要的干线水管、对沉降敏感的大型构筑物、建筑物二级1.地面最大沉降量

3、0.5%H2.围护墙最大水平位移0.7%H3.Ks≥1.5离基坑周围H范围内设有较重要支线管道和建筑物、地下设施三级1.地面最大沉降量1%H2.围护墙最大水平位移0.7%H3.Ks≥1.2离基填坑周围30m范围内设有需保护的建筑设施和构筑物，地下管线3）基坑施工的时空效应问题（1）基坑施工稳定和变形基坑施工稳定和变形，与以下各方面密切相关：①基底土方每步开挖的空间尺寸（平面大小和每步挖深）。②开挖顺序。③无支撑情况下，每步开挖土体的暴露时间tr。④围护结构水平位移。βKH是因土体流变而折减的被动土压力系数；⑤基底抗隆起的稳定性。

4、Ks（2）基坑施工的时空效应①开挖一支撑原则：分段、分层、分步（分块）、对称、平衡、限时；②对分段、分部捣筑的现浇钢筋混凝土框架支撑，注意局部平衡；③理论导向，量测定量，经验判断；④摈弃以大量人工加固基坑来控制其变形的传统作法。（3）围护结构内、外主动与被动土压力的取值①βKH值的确定βKH是可按基坑开挖实测得的变形值，经反演分析；基坑保护等级土性侧压力系数K基坑保护等级土性侧压力系数K特级软粘土硬粘土0.75~0.550.55.~0.40二级软粘土硬粘土0.60~0.450.40~0.30一级软粘土硬粘土0.70~0.500.

5、45~0.35三级软粘土硬粘土0.60~0.400.40~0.20主动侧压力系数取值表②施工参数的选择4）地铁车站深大基坑的施工技术要求（1）先撑后挖，留土堤；(2)对支撑施加设计轴力(30%~70%)的预应力；(3)每步开挖及支撑的时限tr≤24h；(4)坑内井点降水以固结土体、改善土性，减少土的流变发展。基坑分段、分层、分步开挖一支撑施工示意5）变形监控变形监控工作的内容主要包括：(1)施工工况实施情况跟踪观察；（2）日夜不中断的现场监测与险情及时预测和预报；（3）定量反馈分析，信息化设计施工；(4)及时修改、调整施工工艺参

6、数；(5)及时提出、检验、改进设计施工技术措施。软土基坑工程控制变形的设计程序框图10.1.2深基坑周围地表沉降分析1)支护结构变位引起地表沉隆估算方法①地表沉降曲线为正态分布：②地表沉降范围为：③墙体水平位移ymax为墙后地表沉降δmax的1.4倍④沉降曲线包络面积Fs与支护结构变位曲线包括面积Fw之比为：基坑开挖引起支护结构侧移和地表沉降地表沉降曲线包括面积Fs支护结构变位曲线包络面积Fw计算最小二乘原理可理可得下列方程组：若知道支护结构顶点坐标（0，c）和极值点（zm,ym），可由式（10-7）算得：2）减少沉降的措施

7、使δ≤[δ]。具体措施为：（1）采取刚度较大的地下连续结构；（2）分层分段开挖，并设置支撑；（3）基底土加固；（4）坑外注浆加固；（5）增加维护结构入土深度和墙外围幕；（6）尽量缩短基坑施工时间；（7）降水时，应合理选用井点类型，优选滤网，适当放缓降水漏斗线坡度，设置隔水帷幕；（8）在保护区内设回灌系统；（9）尽量减少降水次数。10.1.3深基坑开挖引起临近地下管线的位移分析地下管线位移计算可按竖向和水平两个方向的位移分别计算。①地表沉陷范围设沉陷区长度取基坑边长的2倍，宽度ω取为：②纵向沉陷曲面:纵向沉陷曲面取为抛物面，顶点位

8、于00’线（中轴线）上，AA’、BB’上总的沉陷值为零。（2）地下管线竖向位移计算图10-6地下管线位移曲线(a)铰支座情况;(b)固定支座情况沉陷曲线地面超载传至地下管线顶部的竖向荷载为q1：I区（沉陷区）的竖向位移方程y(x)：II区（非沉陷区）y’(x)：