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原文传递软土地铁基坑开挖施工方法

专利名称：	软土地铁基坑开挖施工方法
摘要：	本发明公开了一种软土地铁基坑开挖施工方法，属于建筑施工技术领域。该方法先选择变形控制值，建立基坑模型，进行预测，确定各根支撑轴力限值及围护结构变形目标值，根据变形和支撑轴力耦合，确定和调整各道和各根支撑轴力设定值。然后分层开挖，关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能。每挖一层，则判断各层变形是否满足要求，不满足的调整本道支撑轴力，直至满足变形要求，支撑轴力未达到限值则继续开挖，若达到限值，以目前轴力值作为本道轴力控制值，上层变化后的轴力作为上层轴力控制值。然后开启支撑轴力自动补偿功能，直至本层开挖成功，再开挖下一层，如此循环进行，直至完成。本发明是基于围护变形控制目标与支撑轴力限值的双控法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	腾达建设集团股份有限公司
发明人：	孙九春;薛武强;杨柳;曹虹;唐俊华;任加甜;奚国栋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910055117.2
公开号：	CN109826198A
代理机构：	北京品源专利代理有限公司
代理人：	胡彬
分类号：	E02D17/02(2006.01);E;E02;E02D;E02D17
申请人地址：	318050 浙江省台州市路桥区路桥大道东1号
主权项：	1.一种软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： S1、选择变形控制值； S2、确定施工工况，建立基坑模型； S3、根据基坑模型进行预测，通过分析确定围护结构变形目标值，并确定各根支撑轴力限值； S4、变形和支撑轴力耦合，确定和调整各道和各根支撑轴力设定值； S5、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能； S6、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入S7，若满足要求，则进入S9； S7、调整本道支撑轴力； S8、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回S5，若达到，则进入S9； S9、以目前轴力值作为本道轴力控制值，以上层支撑变化后的轴力作为上层轴力控制值； S10、开启支撑轴力自动补偿功能，直至本层开挖成功，进入下层开挖； S11、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入S12，若未开挖到底，则返回S5； S12、基坑开挖完成。 2.根据权利要求1所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，S1中以影响范围内周边保护对象的最严要求作为变形控制值。 3.根据权利要求2所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，所述基坑模型为二维平面模型，根据平面应变假定， τxz＝τyz＝0； σz＝μ(σx+σy)；在Z轴方向没有应变，但其应力σz并不为零。 4.根据权利要求3所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，S3中：围护结构变形目标值根据周边保护对象和基坑开挖深度确定，各根支撑轴力限值是根据压杆原理确定。 5.根据权利要求4所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，通过影响矩阵法来实现基坑变形控制，影响矩阵通过对线弹性状态的迭代来计算得到的。 6.根据权利要求5所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，影响矩阵法具体步骤如下：受调向量为结构物中关心截面上m个独立元素所组成的列向量，这些元素一般由构件中的截面内力或位移组成，它们在调值过程中接受调整，以期达到期望状态，受调向量记为D， D＝(d1，d2，…，dm)T；施调向量为结构物中指定可实施调整以改变受调向量的l个(l≤m)独立元素所组成的列向量，施调向量记为X， X＝(x1，x2，…，xl)T；影响向量为施调向量中第j个元素xj发生单位变化，引起受调向量D的变化向量，影响向量记为： Aj＝(a1j，a2j，…，amj)T；影响矩阵为l个施调向量分别发生单位变化，引起的l个影响向量依次排列形成的矩阵，影响矩阵记为：在影响矩阵中，元素是内力、位移等力学量中的一个，影响矩阵是这些力学量混合组成的；设结构中n个关心截面上期望的内力、位移组成的向量为{E}，关心截面中现有相应向量为{F}d，调值计算就是通过改变n个施调元的力学量，使结构状态在关心截面处达到{E}，此时，结构受调向量为：{D}＝{E}-{F}d，当结构满足线性叠加时，有：[A]{X}＝{D}。 7.根据权利要求6所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，影响矩阵通过迭代来获得精确的计算结果的具体步骤如下： ①首先按线性结构进行第一次计算，根据A求得被调向量{X}0； ②将{X}0作用在结构上进行正装计算，求得{X}0作用下的期望值{E}0，从而计算出调整差值向量{ΔE}＝{E}-{E}0； ③以②中形成的结构为基础，计算新的影响矩阵A，以{ΔE}作为调值向量，由[A]{ΔX}＝{ΔE}求得{ΔX}； ④令{X}＝{X}0+{ΔX}，重复②～③的计算，当{ΔE}小于指定误差ε时{X}0就是实际被调向量{X}的近似解；在基坑工程中，施调向量为支撑轴力，受调向量为支撑轴力、围护结构关心截面处的内力或位移，也就是通过施调向量支撑轴力的调整来实现支撑轴力、围护结构变形和内力的调整；令{F}d为前一次预加轴力施加后各支撑的内力,第1次轴力施加时为0；A为影响矩阵；{X}为各支撑需施加的荷载，该荷载与各支撑已有的内力之和即为轴力施加控制值；{E}为设计要求的各支撑轴力，则有{F}d+[A]{X}＝{E}；对于基坑顺筑开挖而言，由于{F}d＝0，通过影响矩阵迭代求得的{X}即为支撑轴力，由于在基坑开挖过程中支撑体系是逐步形成的，影响矩阵A为上三角阵，当基坑开挖结束轴力再调整而言，结构体系已基本形成，此时{F}d≠0，影响矩阵A为满阵，其元素构成可按任意顺序形成，这种情况下{X}与支撑次序无关，但此时由影响矩阵A直接求得的{X}是轴力增量而不是轴力的施加值，而轴力施加值则需根据施工顺序重新求解。 8.根据权利要求1-7任一项所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，支撑结构指安装了轴力伺服系统的钢支撑。 9.根据权利要求1-7任一项所述的软土地铁基坑开挖施工方法，其特征在于，调整支撑结构进行轴力调整是通过轴力伺服系统进行的。
所属类别：	发明专利