[发明专利]一种防止地下结构沉降的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止结构沉降的方法，尤其是涉及一种防止地下结构沉降的方法。

背景技术

大型深埋地下结构需要进行超深基坑开挖施工，同时也需要采用大规模群桩来承受结构荷载与地下水浮力的作用。基坑开挖坑内土体卸荷、回弹，引起桩周土体应力场和位移场发生改变，进而影响正常工作状态下的桩基承载特性和结构物的沉降变形。目前基坑开挖对坑内桩基工作特性影响的研究很少，只有少量学者采用数值模拟对单桩极限承载力进行了分析，数值分析精度依赖于对桩-土相互作用、土体特性等因素模拟的准确性和合理性，同时数值模拟也无法反映土体超固结的影响，没有根本解决结构沉降的现象。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一种防止地下结构沉降的方法。

一种防止地下结构沉降的方法，包括以下步骤：1)首先对土体剪切蠕变特性进行分析，并对桩土界面剪切蠕变特性进行试验，2)采用有限元数值模拟的方法，不考虑开挖卸荷引起的土体超固结的影响，假定土体水平应力与竖向应力力的比值在开挖过程中保持不变，分析土体卸荷回弹对单桩承载特性的影响，3)分析桩顶上拔荷载作用下桩身侧摩阻力的分布规律及开挖卸荷对抗浮桩的承载特性的影响，4)通过常规物理模型试验与离心机试验，验证考虑基坑开挖影响的抗拔桩承载特性是否合理，5)基于土体和土结界面的蠕变试验成果，分析抗浮桩承载特性的时间效应；采用有限元分析方法计算抗浮桩的群桩效应系数；与桩-土-筏共同作用分析方法相结合，得到深厚软土地基深埋地下结构抗浮桩工作性状及结构长期竖向变形数据并进行防沉降处理。

与现有技术相比，本发明研究了卸荷引起的土体超固结效应及其对单桩抗拔特性的影响，提出了考虑卸荷回弹与超固结的单桩抗拔特性分析方法，并通过离心机模型试验得到了验证；研究了软土剪切蠕变特性及其对单桩抗拔特性的影响，并与桩-土-筏共同作用分析方法相结合，提出了抗拔群桩变形计算方法，研发了相应的程序；揭示了深厚软土地基深埋地下结构抗浮桩工作性状及结构长期竖向变形规律，从而有效解决了地下结构沉降的现象。

具体实施方式

下面以上海500kv世博变地下工程为例，对防止地下结构沉降方法详细说明：

(1)土体剪切蠕变特性试验结果表明：剪应力水平越大，初始剪应变越大，剪切蠕变特性越显著；当剪应力水平较低时(R＝25％)，剪切变形稳定时间较短，一般可以忽略其蠕变影响；当R＝50％和75％时，蠕变出现衰减蠕变阶段和稳定流动阶段，蠕变呈亚稳定型，蠕变变形随时间的增长逐渐增大；上海地区典型粉土的蠕变特性可采用Prony级数模型进行描述，采用四参数Prony级数模型模拟合得到的结果与实测结果较为吻合；桩土界面剪切蠕变特性与土的剪切蠕变特性基本一致，桩土界面初始剪应变与蠕变变形量均要小于土体的剪切变形。

(2)基坑开挖坑底回弹及其对单桩承载特性影响的分析结果表明：深基坑开挖坑底土体会产生较大的竖向变形，坑内工程桩与土体之间存在相互作用，群桩对坑内土体回弹有一定的限制作用，反过来，坑内土体对桩也施加了作用；土体对桩的作用表现为桩身上部承受正摩擦阻力、下部承受负摩擦阻力作用，桩身内存在拉力，随着开挖深度的增加，桩身拉力也逐渐增大；基坑开挖后，单桩承载力与竖向刚度均下降；开挖深度越大，桩承载力与刚度下降越显著；抗拔桩受开挖的影响要大于受压桩。

(3)开挖卸荷土体超固结特性试验结果表明：加载过程中竖向与水平有效应力σ′_v～σ′_h保持线性关系，土压力系数不变，卸载过程中σ′_v～σ′_h关系为非线性，超固结土的静止土压力系数K_0(OC)随土体超固结比OCR的增大而增大；三段式K₀加卸载模型可以很好地反映土体在加卸载过程中的应力路径，K₀加卸载模型各个参数的取值应通过K₀加卸载试验获得，在没有试验数据时，也可通过强度指标和c′进行计算，本次试验实测结果拟合得到的K₀加卸载模型参数与按内摩擦角计算得到的结果基本一致。