《軟土地鐵基坑開(kāi)挖施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》征求意見(jiàn)稿

11.1為規(guī)范基坑開(kāi)挖過(guò)程施工控制的實(shí)施，確保工程質(zhì)量和安全，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，制定本文件。1.2本文件適用于軟土長(zhǎng)條形基坑開(kāi)挖過(guò)程中的變形施工控制。1.3軟土長(zhǎng)條形基坑的變形施工控制除應(yīng)符合本文件外，尚應(yīng)符合國(guó)家、行業(yè)和地區(qū)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB50010-2015《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50299-2018《地下鐵道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》GB50497-2019《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ311-2013《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》DG/TJ08-2273-2018《建筑工程施工控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ08-61-2018J11577-2018《基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1變形施工控制deformationconstructioncontrol在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為確保周邊建構(gòu)筑物與地下關(guān)系的安全、使圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形滿足基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)要求所采取的方法和措施。通常包括基坑開(kāi)挖過(guò)程模擬計(jì)算與仿真分析、施工狀態(tài)與環(huán)境檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析、狀態(tài)預(yù)警、施工過(guò)程修正調(diào)整與控制等措施。23.2時(shí)空效應(yīng)time-spaceeffect土體應(yīng)力場(chǎng)與位移場(chǎng)不但與最終狀態(tài)有關(guān)，而且與達(dá)到最終狀態(tài)的路徑、結(jié)構(gòu)尺度等（即所謂空間效應(yīng)），應(yīng)力歷史與流變性等（即所謂時(shí)間效應(yīng)）有關(guān)。在基坑施工中，適量地減少每步開(kāi)挖空間和時(shí)間并縮短每步開(kāi)挖所暴露的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的自由暴露時(shí)間，可以明顯地減少基坑位移。3.3鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)steelsupportsaxialforceservosystem鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成的，由液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)進(jìn)行鋼支撐軸力調(diào)整、電氣與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服軸力系統(tǒng)的可視化監(jiān)控管理與故障報(bào)警的綜合性系統(tǒng)。3.4主動(dòng)控制proactivecontrols主動(dòng)控制是指通過(guò)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)施加實(shí)時(shí)可調(diào)軸力來(lái)減小甚至消除圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的技術(shù)，包括主動(dòng)控制設(shè)備與主動(dòng)控制方法兩部分。3.5半主動(dòng)控制semi-activecontrols半主動(dòng)控制是指通過(guò)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上施加短暫軸力作用或采用科學(xué)合理的施工參數(shù)主動(dòng)利用土體自身抗力與力學(xué)特性來(lái)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。3.6被動(dòng)控制passivecontrols被動(dòng)控制是指圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系、坑內(nèi)土體等被動(dòng)地承擔(dān)坑內(nèi)外荷載差，只能通過(guò)改變它們的力學(xué)特性來(lái)抑制圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的技術(shù)。3.7混合控制hybridcontrol根據(jù)基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)的要求，基坑施工中往往綜合應(yīng)用被動(dòng)、主動(dòng)、半主動(dòng)控制方法，以期進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基坑控制目標(biāo)。3.8基坑開(kāi)挖全過(guò)程分析analysisofthewholeprocessofexcavationoffoundationpits在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，根據(jù)施工技術(shù)方案和施工步驟建立計(jì)算模型，后一個(gè)施工步是在前一施工步分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的分析。34基本規(guī)定4.1下列基坑在施工過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行施工控制:1.開(kāi)挖深度超過(guò)5米（含5米）或地下室三層以上（含三層）的基坑。2.開(kāi)挖深度未超過(guò)5米，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程。3.主體結(jié)構(gòu)受力性能、受力狀態(tài)及結(jié)構(gòu)形式改變的改建工程。4.水文地質(zhì)及施工過(guò)程對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力有顯著影響的工程。5.環(huán)境因素和基坑形體對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形有特殊效應(yīng)的工程。6.設(shè)計(jì)文件有要求的工程。4.2施工控制應(yīng)保證施工過(guò)程中永久結(jié)構(gòu)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)的安全，并應(yīng)保證永久結(jié)構(gòu)的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求，且宜兼顧施工方案的經(jīng)濟(jì)性。4.3施工控制的內(nèi)容應(yīng)包括施工過(guò)程結(jié)構(gòu)分析、施工監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析與施工過(guò)程控制。4.4施工控制應(yīng)有確定的總體目標(biāo)和根據(jù)施工工藝流程確定的分階段目標(biāo)。4.5施工控制內(nèi)容應(yīng)形成專項(xiàng)方案，專項(xiàng)方案內(nèi)容宜包括工程概況、施工方案、施工控制目標(biāo)、施工過(guò)程結(jié)構(gòu)分析報(bào)告、施工監(jiān)測(cè)方案、施工控制要點(diǎn)及措施。4.6施工控制專項(xiàng)方案編制完成后，應(yīng)經(jīng)相關(guān)單位審批后方可實(shí)施。4.7施工控制實(shí)施應(yīng)有明確的組織保障體系。4.8施工控制應(yīng)以指令形式實(shí)施。4.9施工控制實(shí)施前，應(yīng)根據(jù)分階段目標(biāo)確定各分階段監(jiān)測(cè)參數(shù)的臨界值、預(yù)警值。4.10軟土長(zhǎng)條形基坑施工控制可按圖4.0.10所示流程實(shí)施。4收集工程設(shè)計(jì)文件和收集工程設(shè)計(jì)文件和施工方案等相關(guān)資料確定施工控制總體目標(biāo)將施工過(guò)程劃分為m個(gè)工況施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)模擬分析確定施工控制各階段目標(biāo)是進(jìn)行相關(guān)方面調(diào)整模型修正，進(jìn)行施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)仿真分析，確定后續(xù)mm施工階段目標(biāo)施工全過(guò)程分析結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果是階段施工控制目標(biāo)施工工況k=m施工控制工作完成2.施工荷載變化3.邊界條件變化采取控制措施否否圖4.0.10軟土長(zhǎng)條形基坑施工控制流程圖5施工控制體系5.1一般規(guī)定5.1.1采用平面彈性地基梁法求解基坑圍護(hù)與支撐結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)。5.1.2求解圍護(hù)與支撐結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)應(yīng)關(guān)注的參數(shù)，包括基坑內(nèi)外側(cè)的水土壓力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、混凝土支撐強(qiáng)度與鋼支撐軸力。55.2軟土深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的控制方法5.2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形由坑外水土壓力、坑內(nèi)土體抗力以及支撐軸力組成的力系共同作用決定。當(dāng)坑外水土壓力不變、坑內(nèi)土體抗力一定時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形主要取決于支撐軸力。5.2.2軟土流變變形與時(shí)間和所受荷載大小有關(guān)。在時(shí)間一定的情況下通過(guò)增大支撐軸力可以減小流變變形；在軸力一定的情況下，可通過(guò)盡量減少被動(dòng)區(qū)土體的受荷時(shí)間來(lái)控制流變。5.2.3基坑的流變變形控制主要由兩部分組成1）無(wú)支撐暴露時(shí)間下的流變控制，即土體開(kāi)挖后支撐未及時(shí)架設(shè)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)因坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)土體流變而產(chǎn)生側(cè)向變形2）有支撐暴露時(shí)間下的流變控制，即支撐架設(shè)后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)因坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)土體流變而產(chǎn)生的側(cè)向變形。5.2.4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向總變形為各階段所產(chǎn)生的側(cè)向變形累積之和。嚴(yán)格控制每一層土體開(kāi)挖所引起的變形，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的控制。5.3基坑工程的施工控制5.3.1基坑施工控制的核心內(nèi)容為支撐安全控制、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形與內(nèi)力控制、基坑穩(wěn)定控制、周邊環(huán)境沉降控制。5.3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形和豎向變形，一般主要關(guān)注側(cè)向變形，特殊情況下也需關(guān)注豎向變形。5.3.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力主要是指圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為豎向構(gòu)件時(shí)的彎矩和剪力，特殊情況下還需考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫向受力與局部受力。5.3.4對(duì)于條形基坑，支撐安全控制主要是解決鋼支撐體系的壓彎穩(wěn)定以及特殊情況下砼支撐的受拉問(wèn)題。5.3.5基坑穩(wěn)定控制包括基坑邊坡整體穩(wěn)定、支護(hù)結(jié)構(gòu)抗滑移穩(wěn)定、支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定、基坑底土體抗隆起穩(wěn)定等。5.3.6基坑周邊環(huán)境的力學(xué)狀態(tài)可通過(guò)控制基坑自身施工的變形或隔斷地層中力學(xué)狀態(tài)的傳遞、對(duì)保護(hù)對(duì)象及其地層進(jìn)行加固等來(lái)控制。5.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的施工控制5.4.1根據(jù)坑內(nèi)外荷載對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)作用方式的不同，圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形施工控制可分為：被動(dòng)6控制、半主動(dòng)控制、主動(dòng)控制以及混合控制。5.4.2被動(dòng)控制是指通過(guò)提高坑內(nèi)土體強(qiáng)度、提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐的剛度來(lái)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的技術(shù)，通常可采用如下措施：1.以攪拌樁、高壓旋噴樁、注漿、降水等方法進(jìn)行土體加固。2.以鋼管撐替代型鋼支撐，增大鋼管撐壁厚、直徑增加鋼支撐剛度。5.4.3主動(dòng)控制是指通過(guò)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)施加實(shí)時(shí)可調(diào)軸力來(lái)減小甚至消除圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的技術(shù)，采用軸力伺服系統(tǒng)施加預(yù)壓軸力。嚴(yán)禁施加值超過(guò)鋼支撐承載極限。5.4.4半主動(dòng)控制是指通過(guò)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上施加短暫軸力作用或采用科學(xué)合理的施工參數(shù)主動(dòng)利用土體自身抗力與力學(xué)特性來(lái)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，通?？刹捎萌缦麓胧?以千斤頂施加短暫的預(yù)壓軸力。2采用合理的分層、分塊、留土護(hù)壁（盆式開(kāi)挖）施工方案。5.4.5根據(jù)基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)的要求，基坑施工中往往綜合應(yīng)用被動(dòng)、主動(dòng)、半主動(dòng)控制方法，即運(yùn)用混合控制措施，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基坑控制目標(biāo)。6鋼支撐安全控制6.1一般規(guī)定6.1.1鋼支撐體系需包含管節(jié)、活絡(luò)頭、法蘭盤、抱箍、系梁、斜牛腿、留撐、圍檁等構(gòu)件。6.1.2為增強(qiáng)整體受力性能，鋼支撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間需設(shè)置鋼圍檁。6.1.3斜撐兩端應(yīng)設(shè)置斜牛腿與圍護(hù)結(jié)構(gòu)相連。6.1.4當(dāng)需要設(shè)置伺服系統(tǒng)時(shí)一般在鋼支撐一端設(shè)置伺服系統(tǒng)，另一端設(shè)置活絡(luò)頭或固定端。6.1.5按照“節(jié)點(diǎn)強(qiáng)于構(gòu)件”的原則對(duì)鋼支撐系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)其施工質(zhì)量的把控。6.1.6鋼支撐系統(tǒng)是由鋼管節(jié)段、法蘭盤、活絡(luò)頭組成的串聯(lián)體系，當(dāng)其中任意一項(xiàng)發(fā)生破壞時(shí)則整個(gè)串聯(lián)體系破壞；而系梁與抱箍確定了鋼支撐系統(tǒng)的邊界條件，一旦系梁與抱箍發(fā)生破壞，鋼支撐的極限承載能力會(huì)急劇下降，從而帶來(lái)鋼支撐的破壞。6.1.7鋼支撐系統(tǒng)的極限承載能力是指鋼支撐完全崩潰前所能承受外荷載的最大能力，其與材料特性、幾何尺寸、承受的荷載形式、荷載的加載路徑等有關(guān)，不同荷載形式和加載路徑其極限承載能力不同。6.1.8管節(jié)撓曲變形引起的二階效應(yīng)、由于支撐活絡(luò)頭轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的軸力作用點(diǎn)偏移等屬于幾何7非線性問(wèn)題。6.1.9鋼支撐管節(jié)、活絡(luò)頭以及螺栓作為金屬材料在破壞時(shí)顯現(xiàn)出非線性特點(diǎn)。6.1.10鋼支撐管節(jié)與螺栓之間的力學(xué)作用以及活絡(luò)頭構(gòu)件間的力學(xué)作用，屬于接觸非線性。6.2鋼管支撐管節(jié)的極限承載能力6.2.1鋼支撐安裝應(yīng)減少管節(jié)的初始偏心距，安裝時(shí)應(yīng)保證支撐和圍護(hù)結(jié)構(gòu)定位準(zhǔn)確。6.2.2鋼支撐安裝時(shí)應(yīng)保證法蘭盤與鋼支撐管節(jié)接觸齊平。6.2.3施工過(guò)程中應(yīng)做好坑底加固等措施，防止基坑隆起帶動(dòng)系梁上抬從而引起支撐的附加偏心距。6.2.4鋼支撐安裝時(shí)應(yīng)保證楔形塊插入深度足夠，防止管節(jié)偏心受壓。6.2.5鋼支撐管節(jié)應(yīng)設(shè)置系梁和抱箍。6.2.6鋼支撐為壓桿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，過(guò)大的軸力作用下極易發(fā)生失穩(wěn)破壞，從而導(dǎo)致基坑系統(tǒng)性風(fēng)6.2.7鋼支撐安裝偏心距在規(guī)范中均有規(guī)定，如《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）和上海市《基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DG/TJ08-61-2018J11577-2018）規(guī)定：支撐的承載力計(jì)算應(yīng)考慮施工偏心誤差的影響，偏心距取值不宜小于支撐計(jì)算長(zhǎng)度的2‰-3‰，且對(duì)混凝土支撐不宜小于20mm，對(duì)鋼支撐不宜小于40mm。《地下鐵道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50299-2018）規(guī)定：橫撐安裝前應(yīng)先拼裝，拼裝后兩端支點(diǎn)中心線偏心不應(yīng)大于20mm，安裝后總偏心量不應(yīng)大于50mm。6.2.8鋼管支撐的極限承載能力目前可用解析法和有限單元法進(jìn)行計(jì)算。6.2.9鋼支撐的極限承載能力解析計(jì)算法假定：1）鋼管支承條件為兩端簡(jiǎn)支；2）法蘭盤連接處視為等強(qiáng)度連接，3）系梁抱箍簡(jiǎn)化為單向支撐，能可靠的約束鋼管的側(cè)向變形。6.2.10鋼支撐的極限承載能力梁?jiǎn)卧?jì)算法假定：1）鋼管支承條件為兩端簡(jiǎn)支；2）法蘭盤連接處視為等強(qiáng)度連接，3）系梁抱箍簡(jiǎn)化為單向支撐，能可靠的約束鋼管的變形。其中鋼支撐管節(jié)采用梁?jiǎn)卧M，并同時(shí)考慮幾何非線性與材料非線性。6.2.11解析法計(jì)算時(shí)鋼支撐的極限承載能力時(shí)，將鋼管體系視為簡(jiǎn)單的二維簡(jiǎn)支靜定結(jié)構(gòu)，即不考慮鋼管體系在水平方向的約束作用。當(dāng)鋼管體系存在系梁抱箍約束時(shí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算長(zhǎng)度取端部約束及所有各段系梁抱箍間距的最大值。6.2.12鋼支撐極限承載能力隨偏心距的增加而減小，在偏心距較小時(shí)這一趨勢(shì)尤為明顯。86.3鋼支撐管節(jié)連接螺栓的承載能力6.3.1對(duì)于Ф609鋼支撐應(yīng)采用10.9級(jí)螺栓予以匹配。6.3.2對(duì)于Ф800鋼支撐應(yīng)采用12.9級(jí)螺栓予以匹配。6.3.3對(duì)法蘭結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)螺栓建立實(shí)體模型，在梁?jiǎn)卧ǖ幕A(chǔ)上實(shí)現(xiàn)考慮局部接觸摩擦的精細(xì)化模擬，與梁?jiǎn)卧ㄏ嘁恢?，管?jié)部分同時(shí)考慮幾何非線性與材料非線性效應(yīng)。計(jì)算假定：1）實(shí)體單元的法蘭結(jié)構(gòu)總位于結(jié)構(gòu)彎矩最大處；2）鋼管支承條件為兩端簡(jiǎn)支；3）系梁抱箍簡(jiǎn)化為單向支撐，能可靠的約束鋼管的變形。6.3.44.6級(jí)、6.8級(jí)、8.8級(jí)三類螺栓在較小的偏心距下即存在被拉斷的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際工程中不建議采用。6.3.5當(dāng)鋼支撐系統(tǒng)可能出現(xiàn)較大的偏心時(shí)，推薦改用12.9級(jí)螺栓。6.4鋼支撐系梁抱箍的承載能力6.4.1系梁及抱箍的設(shè)置對(duì)提升鋼支撐管節(jié)的極限承載能力至關(guān)重要，但系梁設(shè)置在跨中或三分點(diǎn)位置時(shí)影響不大。6.4.2鋼支撐所受被動(dòng)抗力與偏心距有關(guān)，偏心距越大，抱箍需提供的抗力越大，抱箍不僅起構(gòu)造作用，且承受一定被動(dòng)抗力。6.4.3鋼支撐所受被動(dòng)抗力抗力會(huì)通過(guò)抱箍與系梁的約束點(diǎn)傳至系梁，產(chǎn)生沿系梁軸向的荷載，為防止系梁水平滑動(dòng)，系梁與格構(gòu)柱間應(yīng)當(dāng)設(shè)置側(cè)向約束牛腿。6.4.4在門型抱箍外側(cè)增加側(cè)向斜撐，使之形成更穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，三角形斜角45度，其支點(diǎn)支撐在抱箍與鋼支撐的接觸位置。6.5鋼支撐活絡(luò)頭的承載能力6.5.1活絡(luò)頭安裝時(shí)應(yīng)控制好活絡(luò)頭偏心距。6.5.2活絡(luò)頭安裝時(shí)應(yīng)通過(guò)適當(dāng)加大伸出長(zhǎng)度來(lái)確保楔塊完全插入活絡(luò)頭截面內(nèi)。6.5.3活絡(luò)頭可以采用雙拼槽鋼式或矩形鋼板式，應(yīng)優(yōu)先采用矩形鋼板式。6.5.4活絡(luò)頭采用三維實(shí)體單元精細(xì)化模擬具體構(gòu)件，并考慮材料非線性與接觸非線性效應(yīng)。97基坑變形主動(dòng)控制7.1一般規(guī)定7.1.1實(shí)現(xiàn)軸力對(duì)變形的主動(dòng)控制，需解決以下4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：（1）二維計(jì)算理論與三維施工方法的差異性；（2）軸力與變形的對(duì)應(yīng)性；（3）軟土流變的不可控性；（4）軸力控制方法的單一性。7.1.2通過(guò)應(yīng)用軸力伺服系統(tǒng)解決上述技術(shù)問(wèn)題：（1）根據(jù)需要對(duì)任意數(shù)量的支撐實(shí)時(shí)施加軸力，且軸力保持不變，實(shí)現(xiàn)了二維計(jì)算理論與三維施工實(shí)踐的統(tǒng)一，為基坑變形的主動(dòng)控制奠定了硬件基礎(chǔ)。（2）通過(guò)在支撐上設(shè)置軸力伺服系統(tǒng)，使用大噸位千斤頂根據(jù)需要輸出足夠大的支撐軸力，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)在支撐軸力下向坑外產(chǎn)生的變形可以部分抵消甚至完全抵消流變產(chǎn)生的坑內(nèi)變形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流變和變形的有效控制。7.2主動(dòng)控制理論7.2.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的主動(dòng)控制理念是圍護(hù)變形與支撐軸力雙控、鋼-混支撐受力協(xié)調(diào)、環(huán)境保護(hù)與基坑安全并重、“時(shí)空效應(yīng)”與伺服應(yīng)用主輔分明。7.2.2根據(jù)變形連續(xù)體變形協(xié)調(diào)方程構(gòu)建圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的主動(dòng)控制原理，其在圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形主動(dòng)控制中的四大應(yīng)用為：（1）軸力-變形影響性，即支撐軸力對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩、剪力的影響；（2）軸力相干性，即支撐軸力的改變不僅影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，同時(shí)還影響其他支撐的軸力；（3）軸力-流變影響性，即支撐軸力的調(diào)整會(huì)改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形；（4）軸力-內(nèi)力影響性，即支撐軸力對(duì)坑內(nèi)土體流變的影響，由于坑內(nèi)土體與支撐共同平衡著坑外荷載，支撐軸力的改變必然會(huì)影響坑內(nèi)土體的應(yīng)力水平，而坑內(nèi)土體的應(yīng)力水平又與坑內(nèi)土體的流變大小有關(guān)。7.2.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的主動(dòng)控制方法是運(yùn)用現(xiàn)代控制理論和數(shù)值仿真技術(shù)，利用軸力影響性方程求解獲得主動(dòng)軸力，通過(guò)施加主動(dòng)軸力使結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)趨于理想狀態(tài)，同時(shí)確保支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力處于安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)變形、軸力、內(nèi)力的“三控”7.2.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形主動(dòng)控制策略包括以下4點(diǎn)：(1)對(duì)于條形基坑，同一層內(nèi)參與軸力調(diào)整的支撐數(shù)量越多越接近平面應(yīng)變模型，變形控(2)臨近支撐軸力的相互影響稱為軸力相干或調(diào)整時(shí)對(duì)上下各道支撐軸力的影響，平相干性主要體現(xiàn)在某根支(3)應(yīng)用軸力伺服系統(tǒng)的過(guò)程中，既要考慮變形控制目標(biāo)與支撐的極限承載力，(4)根據(jù)工況的不同設(shè)定相應(yīng)的控制目標(biāo)，即軸力的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)控制。法中，每道支撐的軸力控制目標(biāo)根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制結(jié)果確定7.2.5基于地層結(jié)構(gòu)法確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形主動(dòng)控制流程，如圖7.2.5.1所示。是否圖7.2.5.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形主動(dòng)控制流程圖(1)確定分析軟件與本構(gòu)模型；（2）建立模型—參數(shù)識(shí)別—修正模型；（3）確定基坑的目標(biāo)狀態(tài)；（4）基于施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬分析；（5）控制實(shí)施；（6）分析預(yù)測(cè)。7.3主動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)7.3.1基坑的變形控制目標(biāo)要合理，既要控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形又要控制支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力不超過(guò)限值。主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）保證支撐系統(tǒng)具有一定安全性的前提下支撐可能承受的最大值?；炷林涡柰瑫r(shí)滿足抗拉、抗壓要求，鋼支撐需確保所受軸力不得超過(guò)系統(tǒng)的極限承載力。（2）根據(jù)國(guó)家與地方規(guī)范中環(huán)境保護(hù)等級(jí)要求確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形目標(biāo)值。（3）確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力在允許范圍內(nèi)。需同時(shí)考慮正截面受彎與斜截面受剪，并進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算。7.3.2基于“三控法”的鋼支撐軸力確定具體方式，依據(jù)國(guó)家與地方規(guī)范中環(huán)境保護(hù)等級(jí)要求確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形目標(biāo)值，結(jié)合實(shí)際工程中鋼支撐的布設(shè)、軸力限值與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載極限，通過(guò)試算法確定滿足三方要求的鋼支撐軸力值。7.3.3基于支撐軸力的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的主動(dòng)控制需遵循三個(gè)原則：（1）就近原則，即通過(guò)調(diào)整距離關(guān)心位置最近的支撐軸力來(lái)控制變形效率最高；（2）盡早原則，即圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形控制越早越好、越早越容易；（3）分區(qū)控制原則，即根據(jù)基坑中設(shè)置的混凝土支撐，把連續(xù)設(shè)置的鋼支撐分割成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，形成分區(qū)設(shè)置。7.3.4采用軸力-流變?cè)隽糠ㄒ钥刂栖浲亮髯冏冃?，即在確保支撐安全的情況下基于流變?cè)隽康氖諗啃裕鶕?jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的流變?cè)隽縼?lái)調(diào)整軸力伺服系統(tǒng)的控制軸力，直至其收斂。7.3.5軸力伺服系統(tǒng)的布置方式根據(jù)工程地質(zhì)情況、基坑規(guī)模與變形需求確定。全部采用軸力伺服系統(tǒng)的變形控制效果最好，一半使用的次之，間隔使用的再次，單一某道使用的效果最差。7.3.6常用的分區(qū)設(shè)置方式包括混凝土支撐隔一設(shè)一、混凝土支撐隔二設(shè)一、混凝土支撐隔三設(shè)一，綜合考慮變形控制效果與鋼支撐失效風(fēng)險(xiǎn)，宜優(yōu)先考慮采用隔二設(shè)一方式。8基坑變形半主動(dòng)控制8.1一般規(guī)定8.1.1半主動(dòng)控制是指通過(guò)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上施加短暫軸力作用或采用科學(xué)合理的施工參數(shù)主動(dòng)利用土體自身抗力與力學(xué)特性來(lái)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。8.1.2軟土基坑的流變控制涉及無(wú)支撐暴露時(shí)間下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制與有支撐暴露時(shí)間下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制兩部分。8.1.3通過(guò)土方開(kāi)挖工藝的優(yōu)化來(lái)減少分塊開(kāi)挖時(shí)的無(wú)支撐暴露時(shí)間是圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制的關(guān)鍵。8.1.4有支撐暴露下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制，主要靠?jī)?yōu)化施工組織安排和分坑施工來(lái)縮短時(shí)間，依靠施加合理的支撐軸力來(lái)減小流變變形速率。8.2無(wú)支撐暴露時(shí)間下圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制技術(shù)8.2.1影響無(wú)支撐暴露時(shí)間下圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制的因素主要包括：（1）施工工藝因素：斜撐區(qū)域開(kāi)挖方法、對(duì)撐區(qū)域開(kāi)挖方法、砼支撐施工工藝。（2）天氣等其他因素。（3）主觀管理因素。8.2.2當(dāng)基坑的空間尺度較大、變形要求較為嚴(yán)格時(shí)應(yīng)采用盆式開(kāi)挖法。8.2.3在滿足挖土工藝操作空間的情況下盡可能加大預(yù)留寬度，減小無(wú)支撐暴露時(shí)間。8.2.4斜撐區(qū)域應(yīng)采用半圓形或蘑菇形盆式開(kāi)挖法。8.2.5對(duì)撐區(qū)域應(yīng)采用正“凸”形盆式開(kāi)挖法或者倒“凸”形盆式開(kāi)挖法。8.3有支撐暴露時(shí)間下圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制技術(shù)8.3.1常規(guī)基坑支撐體系中，臨近土體的開(kāi)挖、臨近支撐的架設(shè)以及開(kāi)挖后的必要的停歇時(shí)間，都會(huì)造成已施加軸力的損失，而軸力損失勢(shì)必使圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形增大。8.3.2保持合理有效的鋼支撐軸力是有支撐暴露時(shí)間下圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形控制的關(guān)鍵，必要時(shí)應(yīng)采用伺服系統(tǒng)持續(xù)不斷的補(bǔ)償軸力損失。8.3.3千斤頂卸除后管節(jié)軸力作用于楔塊上導(dǎo)致楔塊壓縮產(chǎn)生的軸力損失。8.3.4楔塊插入深度不足導(dǎo)致支撐偏心受壓引起的損失。8.3.5應(yīng)從以下三方面控制楔形塊的插入深度：（1）活絡(luò)頭預(yù)留插楔塊的寬度不宜太小，應(yīng)留有兩塊楔塊貫穿預(yù)留孔的寬度，如預(yù)留寬度太小，楔塊無(wú)法貫穿活絡(luò)頭，導(dǎo)致楔塊插入深度不夠。（2）楔塊的寬度應(yīng)與預(yù)留插楔塊位置相結(jié)合，保證楔塊寬度能夠?qū)㈩A(yù)留孔填充緊密，并留有一定的預(yù)留量。（3）楔塊長(zhǎng)度必須大于活絡(luò)頭的預(yù)留孔高度，在楔塊能夠填緊預(yù)留孔基礎(chǔ)上，保證楔塊