复杂基坑群施工过程危害防治研究
伴随着国内经济多年的高速发展，城市化进程的不断深入，越来越多的城市地下空间被开发利用，与此同时，由于商业开发的兴起，许多临近工程项目同时开工建设，导致基坑之间的相互间距越来越小，甚至出现两个基坑共用一面围护结构的情况，以至于在基坑开挖阶段产生互相影响。 当此时，轨道交通建设也在各大城市得到迅猛发展，从城市建设的长远规划和经济发展的迅猛需求来看，将各类商业、公共项目同轨道交通车站相互贯通，从而形成城市商业综合体的模式是一种大势所趋，这种组合方式也越来越得到国内大中城市的认可。 城市综合体的不断开工兴建也使得相应的基坑工程日益庞大，这些由多个在空间上相邻、交叉、叠合的基坑组合而成的庞大工程无论从施工技术、工程风险、相互影响还是从对周边环境产生的危害来看，都比单一基坑要复杂数倍。因而这些复杂基坑群的施工过程对工程本体及周边环境的危害已经成为城市基坑工程建设者们关注的新焦点，也逐渐成为工程技术人员的一个非常重要的研究方向。 本次研究以复杂基坑群（包括区域性超大型基坑、两个及以上的复合型基坑以及与轨道交通共建基坑或基坑群等）为主要对象，综合采用了理论分析、数值模拟、现场实测等手段，针对这些多层次复杂基坑群工程在施工过程中存在危害（包括基坑相互影响及对周边环境的叠加影响），围绕“群坑效应”开展了系统研究，主要研究成果如下： 根据组成复杂基坑群的基坑相互之间的组合形式及位置关系，将复杂基坑群划分为“坑靠坑”、“坑连坑”、“坑中坑”等几种类型。 根据实际工程应用，提出了“群坑效应”理论，并进行了系统性阐述，在此基础上，重点探讨了基坑开挖引起周围土体及临近基坑围护结构位移的影响范围和影响因素。 以某大型综合体工程作为本次研究的背景工程，采用FLAC3D中的修正剑桥模型建立起模拟施工过程的三维有限差分模型，该模型同时考虑了基坑支护结构、邻近地铁车站结构以及复杂基坑群周边环境等因素，进行了多个相邻基坑相继同步开挖的数值计算模拟。 通过理论分析及对数值模拟结果的分析，探讨了复杂基坑群开挖过程对周边环境的叠加影响效应以及各基坑之间的相互影响，包括复杂基坑群开挖对各基坑围护墙体位移性状、位移量以及内力的影响，复杂基坑群相机开挖对周边土体位移的叠加影响效应，以及后建基坑对已建基坑结构的影响，基坑土方开挖对已建结构的漂移危害。 在对“群坑效应”进行分析的基础上，提出了危害防治的措施：在采用平面分区法进行基坑施工的条件下，以最好地保护周边环境为标准，采取最优的基坑开挖顺序；通过增大坑底土体尤其围护结构墙趾部位土体刚度的方式减小土体变形；通过增大最外侧围护结构整体刚度的方式协调围护结构变形；合理安排施工顺序，如采用两侧基坑同步协调开挖方式控制围护结构的整体变形；针对坑靠坑和坑中坑的情形，尽量采用对称与平衡施工措施，确保基坑整体受力平衡。 将采用理论分析、数值模拟方法得出的危害防治措施应用于背景工程中，并采用现场实测手段进行验证。结果表明，所采取的相关防治措施较为有效地控制了基坑群及周边环境的位移，说明该理论的应用取得了较好的成功。在背景工程中得到验证后，本次研究又将危害防治理论应用于另一复杂基坑群施工中，同样取得了较好的效果，表明该理论方法有效地保证了复杂基坑群中的各基坑围护结构及周边环境的安全，从而能够为工程的顺利施工保驾护航，同时也为后续施工的类似工程积累了值得借鉴的宝贵经验。
复杂基坑群;施工工艺;防治措施;风险控制;组合形式
中国海洋大学
硕士
环境工程
刘涛
2013
中文
TU753
99
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）