上海软土深开挖变形性状探讨上海软土深开挖变形性状探讨 谭勇谭勇同济大学地下建筑与工程系同济大学地下建筑与工程系谭勇谭勇，同济大学地下建筑与工程系同济大学地下建筑与工程系 汪大龙，上海岩土工程勘察设计研究院 卫彬，中铁二院华东分院 朱炎兵，中铁四院苏州分院朱炎兵，中铁四院苏州分院 李明文，上海轨道交通设计研究院 华东交通大学，2014 上海地质条件上海地质条件I上海地质条件上海地质条件I 基坑设计基坑设计施工方法施工方法 II 基坑设计基坑设计、施工方法施工方法 II III围护结构变形性状围护结构变形性状 IV地层变形性状地层变形性状 III围护结构变形性状围护结构变形性状 IV地层变形性状地层变形性状 结论及思考结论及思考 V 西部湖沼平原区西部湖沼平原区 东部滨海平原区东部滨海平原区 河口沙岛区河口沙岛区 Water content, (%)Unit weight, (kN/m3)Void ratio, ePlastic index, PI (%)Liquid index, LISoil sensitivity, StPermeability, K (10-5 cm/s) 020406080 15 10 5 0 BGS) 1520250.00.51.01.52.001020300.00.51.01.52.00123450.001 0.01 0.1110 15 10 5 0 BGS) Fill Firm silty clay Soft muddy clay interbedded with one thin layer of sandy silt 40 35 30 25 20 ground surface, D (m, B 40 35 30 25 20 ground surface, D (m, B Soft to stiff clay and silty clay Dense to very dense silty sand 65 60 55 50 45 Depth below g 65 60 55 50 45 Depth below g Very dense silty fine sand Legends Minimum Maximum Vertical Horizontal 70 65 70 65 Average 020406080 Water content, (%) 15 10 5 0 S) 152025 Unit weight, (kN/m3) 0.00.51.01.52.0 Void ratio, e 0102030 Plastic index, PI (%) 0.00.51.01.52.0 Liquid index, LI 012345 Soil sensitivity, St 0.001 0.01 0.1110 Permeability, K (10-4 cm/s) 15 10 5 0 S) Fill Firm silty clays Soft muddy clays 35 30 25 20 15 und surface, D (m, BGS 35 30 25 20 15 und surface, D (m, BGS Soft to firm silty clays KVKH 60 55 50 45 40 Depth below grou 60 55 50 45 40 Depth below grou Stiff silty clays Very dense silty fine sands Very dense ilt fid Legends Minimum Vertical Horizontal 70 65 70 65 silty fine sands interbedded with sandy silts Maximum Average 1. 深厚软粘土层（低强度、高压缩、流变明显）1. 深厚软粘土层（低强度、高压缩、流变明显） 2. 浦东粘土层性质稍好于浦西粘土2. 浦东粘土层性质稍好于浦西粘土 3. 位于粘土层下的砂层含有丰富的承压水3. 位于粘土层下的砂层含有丰富的承压水 4. 崇明岛及其它岛屿及沿江区域砂性地层为主4. 崇明岛及其它岛屿及沿江区域砂性地层为主 弹性地基杆系有限单元法为主弹性地基杆系有限单元法为主弹性地基杆系有限单元法为主弹性地基杆系有限单元法为主 数值模拟分析为辅数值模拟分析为辅数值模拟分析为辅数值模拟分析为辅 多支撑开挖多支撑开挖 圆形无支撑开挖圆形无支撑开挖圆形无支撑开挖圆形无支撑开挖 支撑基坑支撑基坑圆形无圆形无支撑基坑支撑基坑逆作法多支撑基坑逆作法多支撑基坑 Tan 0.0020 ed maximum Hw- retaining wall height; He - final excavation depth. ？ 0.0000 0.0010 Normalize Tan & Wang (2013a)？ 0.00.51.01.5 Wall penetration ratio, R 0.0000 Tan & Wei (2012b) 设计图设计图 （标准段标准段） 施工图施工图 （标准段标准段）（标准段标准段）（标准段标准段） 设计施工设计施工 某车站超挖案例某车站超挖案例 Tan & Wei (2012a)Tan & Wei (2012a) 土压力包络线图土压力包络线图 正正常常 正常正常 角撑架 设不当 角撑架 设不当 常常 超挖超挖超挖超挖 超挖超挖 Tan & Wei (2012a) 地连墙最大侧位移与时间关系地连墙最大侧位移与时间关系 40 重要性重要性！ 30 35 40 flection, Hm (m) Bottom-up excavations in Shanghai soft clay SWFC (central cylindrical shaft) SWFC (P6, P9, P10, P11, P12 - west wall) Cylindrical shafts (cases 1 to 11) Basement excavations Hm = H + 12 H + 7 重要性重要性！ 15 20 25 maximum wall def Basement excavations Metro excavations Hm Hm = H H - 20 Hm = H Hm = H - 7 顺作法顺作法 0510152025303540 0 5 10 Depth with m Hm = H 35 40 Hm (m) Top-down excavations in Shanghai soft clay SWFC Annex (2) (b) （Tan & Wang 2013a） 0510152025303540 Excavation depth, H (m) 25 30 35 wall deflection, H SWFC-Annex SSOCC excavation Basement excavations Metro excavations (1) Hm = H + 7 m (2) Hm = H (3)HH7 (1) (3) 10 15 20 with maximum w (3)Hm=H- 7 m 逆作法逆作法 对多支撑方形与长条形基坑对多支撑方形与长条形基坑： 0510152025303540 Excavation depth,H(m) 0 5 Depth w 逆作法逆作法 （Tan & Wang 2013b） 对多支撑方形与长条形基坑对多支撑方形与长条形基坑 HHmm= H 7 m= H 7 m 0.08 0.09 0.10 (m) Cylindrical excavations in Shanghai soft clay Case 1 %H (a) 0.05 0.06 0.07 all deflection, hm Case 2 Case 3 Case 4 Case 5 Case 6 Case 7 hm = 0.2%H 0.01 0.02 0.03 0.04 Maximum wa Case 8 Case 9 Case 10 Case 11 SWFC (this study) hm = 0.1%H 基坑面积大就 一定变形大 基坑面积大就 一定变形大？ 0510152025303540 Excavation depth, H (m) 0.00 100 120 140 hm (mm) Top-down excavations in Shanghai soft clay SWFC-Annex SSOCC excavation Basement excavations (1) (2) (a) hm = 1.0%*H hm = 0.55%*H hm = 0.50%*H hm = 0.45%*H hm = 0.35%*H hm = 0.60%*H (3) (4) (6) %*H (7) 同一基坑数据同一基坑数据 点非常离散点非常离散 60 80 100 ll deflection, h Metro excavations (1) Peck (1969) (2) Clough and ORourke (1990) (3) Kung et al. (2007) (4) This study (SWFC-Annex) (5) Basement excavations (2) (2) 0 20%*H hm = 0.22%*H (3) ( ) (4) (4) (5) (6) hm = 1.2%* (7) 点非常离散点非常离散。 为什么 。 为什么？ 20 40 60 Maximum wal (5) Basement excavations (6) Metro excavations (7) SSOCC excavation hm = 0.2 0510152025303540 Excavation depth, H (m) 0 hm = 0.02%*H (5)(6) 逆作法基坑 （ 逆作法基坑 （Tan & Wang 2013a, b) 苏州广播电视总台基坑苏州广播电视总台基坑：开挖面积开挖面积3333, ,500500平方米平方米；苏州广播电视总台基坑苏州广播电视总台基坑开挖面积开挖面积, ,平方米平方米； 苏州地铁车站基坑苏州地铁车站基坑：常规长条形基坑； 两者都采用地连墙多支撑围护结构，顺作法施工。 ：常规长条形基坑； 两者都采用地连墙多支撑围护结构，顺作法施工。 大基坑变形不大基坑变形不 必长条形地铁必长条形地铁必长条形地铁必长条形地铁 基坑大？基坑大？ Tan et al. (2014c) 上海环球金融中心上海环球金融中心 （3 3万平方米万平方米） 上海仲盛中心上海仲盛中心 方方 中心岛法 + 分区开挖中心岛法 + 分区开挖 （3 3万平方米万平方米） （6万平（6万平方方米）米） 苏州广播苏州广播电电视视总总台台基基坑坑（3333, ,500500万平方米万平方米）苏州广播视台坑苏州广播视台坑（, ,万平方米万平方米） 不同步分不同步分区区开挖开挖 + + 分段施分段施工工 1区1区 2 2区区 不同步分开挖不同步分开挖分段施分段施 2 2区区 3区3区 不同步分区开挖 + 分段施工地下结构！不同步分区开挖 + 分段施工地下结构！ dh / L 25 2.1 Metro excavations in Shanghai center / corner 0.7 0.8 0.9 1.0 0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 0.7 0.8 0.9 1.0 Excavations in Shanghai South Qilianshan Road Station East Nanjin