一种基坑开挖施工方法与流程

本发明涉及建筑施工
技术领域：
，尤其涉及一种基坑开挖施工方法。
背景技术：
：为了满足基坑周边更加严苛的环境保护要求，现有技术是在钢支撑上安装了轴力伺服系统以解决由于轴力损失可能带来的基坑变形问题，并得以广泛应用，轴力伺服系统可以实时监测轴力，并根据监测数据来补偿损失的轴力，从而实现轴力的主动控制，有效克服了传统钢支撑后续轴力变化不完全可知、不可控、不便于调整等缺点。由于轴力伺服系统解决了轴力损失可能带来的基坑变形影响，因而得以广泛应用。但是轴力伺服系统仅仅解决了轴力损失的问题，控制的目标是支撑轴力，当轴力与位移的对应关系比较一致时，位移的控制效果会比较好，当二者差异较大时，即使应用了伺服系统变形控制效果也往往不尽人意。对于如何应用伺服系统去控制基坑变形目前还鲜有研究，特别是软土基坑中围护的最大侧向变形往往发生在开挖面以下，且随着开挖的进行不断向下发展，对于开挖面下方的围护变形控制目前还缺乏直接有效的手段。而且在软土地铁深基坑中，土体的流变特性对基坑变形有着重要影响，而且难以精确计算与控制。这是软土基坑施工控制的主要难题。软土流变与其应力水平有关，应力水平越高流变越大，同时流变具有方向性，流变变形与其受荷方向相一致。支撑轴力越大、坑内土体应力水平越低则流变变形越小；当支撑轴力大于坑外荷载时，就会产生向坑外的流变。在伺服系统中支撑轴力如何设定目标轴力、如何有效控制开挖面下的变形、如何控制软土的流变都是软土地铁深基坑围护侧向变形主动控制中需要解决的问题。因此，亟需一种基坑开挖施工方法来解决上述技术问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基坑开挖施工方法，在基坑开挖过程中既能够用于通过对支撑轴力损失的补偿控制开挖面下的变形，又能够实现对围护侧向软土的主动控制。为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种基坑开挖施工方法，包括如下步骤：s1、确定施工工况，建立基坑模型；s2、对施工过程模拟，确定开挖流程；s3、利用轴力-变形控制方法进行施工；s4、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能；s5、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入s6，若满足要求，则进入s8；s6、根据轴力相干性控制方法依次调整最近一层支撑轴力；s7、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s8；s8、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；s9、继续开挖，同时关闭上层钢支撑轴力自动补偿功能；s10、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入s11，若未开挖到底，则返回s4；s11、基坑开挖完成。进一步地，所述轴力相干性控制方法的步骤如下：a、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能；b、挖至支撑位置后，新增一道支撑，并采用轴力-流变控制方法控制流变；c、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入d，若满足要求，则进入f；d、依次调整上面各层支撑轴力；e、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回c，若达到，则进入f；f、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；g、继续开挖，同时关闭上层钢支撑轴力自动补偿功能；h、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入i，若未开挖到底，则返回b；i、基坑开挖完成。进一步地，所述轴力-流变控制方法的步骤如下：a、挖至支撑位置后，新增一道支撑；b、判断各层流变是否收敛，若不收敛，则进入c，若收敛，则进入e；c、调整支撑轴力；d、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回b，若达到，则进入e；e、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；f、继续开挖，同时关闭上层钢支撑轴力自动补偿功能；g、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入h，若未开挖到底，则返回a；h、基坑开挖完成。进一步地，所述s6按照就近分区原则依次调整最近一层支撑轴力。进一步地，所述s5按照分级控制原理判断各层变形是否满足要求。进一步地，所述d依次调整上面各层支撑轴力，且距离越近的支撑调整量越大，距离越远调整量越小。进一步地，所述c根据流变增量调整支撑轴力。进一步地，所述s1中通过采用hs和ssc本构模型，建立对比分析计算模型。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的基坑开挖施工方法，其中是建立能够与实际施工相适应的基坑模型，根据建立的基坑模型进行施工过程的模拟，利用轴力-变形控制方法对基坑进行分层开挖，这时需要关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能，能够准确对相应层进行支撑轴力和围护变形的测量。然后每挖一层，则判断各层变形是否满足要求，变形不满足的需要根据轴力相干性控制方法调整最近一层的支撑轴力，保证最近一层的支撑轴力调节精准可靠，直至变形满足要求，若支撑轴力未达到限值的话，则继续分层开挖，若支撑轴力达到限值，则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。然后关闭上层支撑轴力自动补偿功能，直至本层开挖完成，进入下层开挖，如此循环进行，直至基坑开挖到底，完成开挖施工。本发明的开挖施工方法应用了轴力-变形控制方法，在轴力-变形控制方法通过采用轴力相干性控制方法调整支撑轴力，其是基于结构影响性原理所提出的，主要的方法是通过轴力的主动改变来实现围护结构力学参数的调整，其中轴力-变形影响性、轴力相干性、轴力-流变影响性是结构影响性原理在基坑主动控制中的三大应用。采用该方法在基坑开挖过程中既能够用于通过对支撑轴力损失的补偿控制开挖面下的变形，又能够实现对围护侧向软土的主动控制。附图说明图1是本发明一种基坑开挖施工方法的流程图；图2是本发明一种基坑开挖施工方法中轴力相干性控制方法的流程图；图3是本发明一种基坑开挖施工方法中轴力-流变控制方法的流程图。图4是本发明中浦东南路站地铁基坑横断面示意图；图5是本发明中两层车站基坑横断面示意图；图6a是本发明中两层车站基坑调节第二道支撑轴力对维护变形影响图；图6b是本发明中两层车站基坑调节第三道支撑轴力对维护变形影响图；图6c是本发明中两层车站基坑调节第四道支撑轴力对维护变形影响图；图6d是本发明中两层车站基坑调节第五道支撑轴力对维护变形影响图；图7a是本发明中三层车站基坑调节第二道支撑轴力对维护变形影响图；图7b是本发明中三层车站基坑调节第三道支撑轴力对维护变形影响图；图7c是本发明中三层车站基坑调节第五道支撑轴力对维护变形影响图；图7d是本发明中三层车站基坑调节第六道支撑轴力对维护变形影响图；图8是本发明中地下两层车站四种工况下围护变形情况图；图9是本发明中地下三层车站四种工况下围护变形情况图；图10是本发明中浦东南路站地铁基坑各断面围护最终位移曲线图。图中：1’-第一道砼支撑；2’-第二道钢支撑；3’-第三道钢支撑；4’-第四道钢支撑；5’-第五道钢支撑；1-第一道砼支撑；2-第二道钢支撑；3-第三道钢支撑；4-第四道砼支撑；5-第五道钢支撑；6-第六道钢支撑。具体实施方式下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。如图1所示，本发明提供一种基坑开挖施工方法，本实施例中的基坑围护侧向变形的主动控制理论如下：尽管钢支撑伺服控制系统可根据保护对象的变形控制要求进行变形调控，但是我们应该看到影响基坑变形的因素很多，轴力仅仅是其中一个方面，单纯的轴力控制并不能完全解决基坑变形的控制，应当结合伺服系统的优势，综合考虑各方面的因素建立全面的深基坑控制理念。围护侧向变形主动控制的基本原理对于连续的结构体系，根据变形协调原理，某些构件力学参数的调整必然会影响其他构件的力学参数，称之为结构的影响性，这种影响性奠定了基坑围护侧向变形主动控制的基础。对于条形基坑，一般基于平面应变把三维基坑简化二维模型，并采用弹性地基梁法应用荷载结构模型进行分析。即把三维弹塑性力学问题简化为二维结构力学问题，基坑围护结构的强度与刚度控制转化为荷载-结构模型中地基梁的强度与刚度控制。在荷载-结构力模型中，力学参数主要是支撑轴力、围护结构的弯矩与剪力、围护侧向变形、坑内外土体荷载等，这些力学参数任意一个的改变都会对其他产生影响。但能够实时动态调整的力学参数是支撑轴力，因此其结构的影响性主要体现在三个方面：1、支撑轴力对围护结构力学参数的影响，即支撑轴力的调整会改变围护结构的弯矩、剪力以及变形，通常情况下把围护侧向变形作为主动控制的目标，即支撑轴力对围护变形的影响性；2、支撑轴力的改变不仅影响围护结构变形，同时还影响其他支撑的轴力，这种影响称之为轴力相干性。由于软土地铁基坑围护结构具有竖向和纵向刚度，因此这种相干性是空间相关的；3、支撑轴力对坑内土体流变的影响，由于坑内土体与支撑共同平衡着坑外土压力与荷载，支撑轴力的改变必然会影响坑内土体的应力水平，而坑内土体的应力水平又与坑内土体的流变大小有关。轴力对围护变形的影响、轴力的相干性、轴力对坑内土体流变的影响是结构影响性原理在基坑主动控制中的三大应用。在应用伺服系统后，支撑不再是单纯的被动受力，而是具有了主动、实时调整轴力的功能，这种轴力称之为主动轴力，主动轴力成为实现变形控制的主要手段。(一)支撑轴力对围护侧向变形的影响在基坑施工中，围护结构的最大侧向变形一般不是发生在开挖面上方，而是发生在开挖面下方的一定深度范围内。由于最大变形发生在坑底下方的土体中，无法直接对其进行控制。而结构的影响性原理为深层土体处围护侧向变形的主动控制提供了一种有效手段，即利用坑底上方支撑的主动轴力来调整深层土体处的围护侧向变形，从而实现变形的主动控制。(二)基于轴力-变形影响性的变形控制原则基于支撑轴力对变形的影响分析可以得到围护侧向变形控制的三个原则：“就近原则”与“尽早原则”、“分区控制原则”。所谓“就近原则”是指通过调整距离关心位置最近的支撑轴力来控制变形效率最高，这为伺服系统如何有效控制围护侧向变形指明了方向。特别是软土地铁基坑，如果最大变形发生在开挖面以下，唯有调整开挖面上方最近一道支撑的轴力方能有效控制围护侧向变形。所谓“尽早原则”是指围护的侧向变形控制越早越好、越早越容易，自挖土支撑开始就严格控制围护侧向变形，早期变形控制的越小后期变形控制目标越容易实现。这进一步说明了实施严格的变形分级控制是必要的。“分区控制原则”：由上述影响分析可知，支撑轴力的变化对相邻的第一道支撑影响最大，第二道次之，第三道以后影响较小，而且支撑的深度越深，其影响范围与程度越小，伺服系统可以分成若干区域单独设置。本发明提供一种基坑开挖施工方法，如图1所示，包括如下步骤：s1、根据实际情况，明确施工过程中的各个工况，建立相应的基坑模型，确保基坑模型与施工工况相对应，并能够和实际施工相对应；具体地，可以采用采用hs(统一理论模型)和ssc(软土蠕变模型)本构模型，建立对比分析计算模型，可以对施工过程进行具体分析、确定。s2、对施工过程模拟，确定开挖流程；s3、利用轴力-变形控制方法进行施工；s4、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能；s5、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入s6，若满足要求，则进入s8；具体地，按照分级控制原理判断各层变形是否满足要求。s6、根据轴力相干性控制方法依次调整最近一层支撑轴力；进一步地，按照就近分区原则依次调整最近一层支撑轴力，保证支撑轴力调节快速、有效。s7、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s8；s8、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；s9、继续开挖，同时关闭上层钢支撑轴力自动补偿功能；s10、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入s11，若未开挖到底，则返回s4；s11、基坑开挖完成。进一步地，如图2所示，所述轴力相干性控制方法的步骤如下：a、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能；b、挖至支撑位置后，新增一道支撑，并采用轴力-流变控制方法控制流变；c、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入d，若满足要求，则进入f；d、依次调整上面各层支撑轴力；具体地，依次调整上面各层支撑轴力，且距离越近的支撑调整量越大，距离越远调整量越小。e、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回c，若达到，则进入f；f、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；g、继续开挖，同时关闭上层钢支撑轴力自动补偿功能；h、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入i，若未开挖到底，则返回b；i、基坑开挖完成。进一步地，如图3所示，所述轴力-流变控制方法的步骤如下：a、挖至支撑位置后，新增一道支撑；b、判断各层流变是否收敛，若不收敛，则进入c，若收敛，则进入e；c、调整支撑轴力；具体地，根据实际流变增量调整支撑轴力。d、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回b，若达到，则进入e；e、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；f、继续开挖，同时关闭上层钢支撑轴力自动补偿功能；g、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入h，若未开挖到底，则返回a；h、基坑开挖完成。具体应用实例：(一)根据应用工程背景，建立模型浦东南路站为三层车站，地处陆家嘴核心区域，基坑沿浦东大道东西向敷设，骑跨即墨路。拟建车站地层分布如下：①1杂填土，②1粉质粘土，③淤泥质粉质粘土，③夹砂质粉土，④淤泥质黏土，⑤1粉质粘土，⑥粉质粘土，⑦1-2砂质粉土，⑦2粉砂。车站主体基坑坑底位于⑤1层粉质粘土中，围护墙墙趾底位于第⑦2层粉砂中。基坑围护形式为1.0m厚46m深的地下连续墙。标准段六道支撑，第一、第四道支撑均为砼支撑(1000*800、1500*1200)，第五道支撑为800*20钢管撑，其余为609*16钢管撑(如图4所示)。为对比计算，假设另有一地下两层车站，围护深度33m，基坑深度18m；开挖过程中设五道支撑，第一道支撑为c40砼支撑，第二、第三道为609×16钢管撑，第四五道为800×20钢管撑(如图5所示)，分别采用hs及ssc本构模型，建立对比分析计算模型。(二)对施工过程进行模拟，确定开挖流程hs模型中基坑开挖流程和ssc模型中基坑开挖流程如表1和表2所示。表1hs模型中基坑开挖流程表2ssc模型中基坑开挖流程(三)利用轴力-变形控制方法进行施工模拟1、支撑轴力对围护变形的影响(1)、两层车站支撑轴力对围护变形的影响将第二道钢支撑2’、第三道钢支撑3’、第四道钢支撑4’以及第五道钢支撑5’、的轴力分五次施加，研究各道支撑处围护侧向变形随着钢支撑轴力增加的变化。支撑轴力控制在限值以下(609钢管250t、800钢管400t)，分步施加值如表3所示。表3支撑分次施加轴力值(kn/m)第二道钢支撑第三道钢支撑第四道钢支撑第五道钢支撑第一次100100150150第二次200200300300第三次300300450450第四次400400600600第五次500500750750第六次600600900900第七次70070010501050第八次80080012001200将支撑轴力增加对围护侧向变形的影响整理于图6a、图6b、图6c、图6d中。由图可知，支撑轴力能够影响不同深度处的围护侧向变形，距离主动轴力位置越远影响越小。上方的主动的支撑轴力对下方围护侧向变形影响大，下方的支撑轴力对上方的围护侧向变形影响小，围护侧向变形则随着支撑轴力的增加线性减小。第一道砼支撑1’处围护变形受钢支撑轴力变化的影响很小，第二道钢支撑2’轴力的增加对第三道钢支撑3’处的变形影响较大，但对第四道钢支撑4’、第五道钢支撑5’处围护的变形影响相对较小；第三道钢支撑3’轴力的增加对第四道钢支撑4’处的变形影响较大，但对第二钢支撑2’、第五道钢支撑5’处围护的变形影响相对较小；第四道钢支撑4’、第五道钢支撑5’轴力的增加则能显著减小其上下各一道支撑处的变形，对于第一道砼支撑1’、第二道钢支撑2’出的变形影响不大。(2)、三层车站支撑轴力对围护变形的影响将第二道钢支撑2、第三道钢支撑3、第五道钢支撑5以及第六道钢支撑6的轴力分五次施加，研究各道支撑处围护变形随着钢支撑轴力增加的变化。支撑轴力图表4所示。表4支撑分次施加轴力值(kn/m)同样将三层车站模型中支撑轴力增加对围护侧向变形的影响整理于图7a、图7b、图7c、图7d中。由图可知，支撑轴力能够影响不同深度处的围护侧向变形，距离主动轴力位置越远影响越小。上方的支撑轴力对下方围护侧向变形影响大，下方的支撑轴力对上方的围护侧向变形影响小，围护侧向变形则随着支撑轴力的增加线性减小。第一道砼支撑1处围护变形受钢支撑轴力变化的影响很小，第二道钢支撑2轴力的增加对第三道钢支撑3处的变形影响较大，但对第四道砼支撑4、第五道钢支撑5处围护的变形影响相对较小；第三道钢支撑3轴力的增加对第四道砼支撑4处的变形影响较大，但对第二道钢支撑2、第五道钢支撑5处围护的变形影响相对较小；第四道砼支撑4、第五道钢支撑5轴力的增加则能显著减小其上下各一道支撑处的变形，对于第一道砼支撑1、第二道钢支撑2处的变形影响不大。上述分析中支撑轴力与围护侧向变形为线性变化关系，皆因在土压力与支撑共同作用下，围护仅发生了小变形。当变形较大时，上述关系体现为非线性。2、支撑轴力的竖向相干性对支撑轴力的影响根据结构的影响性可知，轴力具有相干性，竖向相干性主要体现在某根支撑轴力调整时对上下层各根支撑轴力的影响。(1)加撑工况下的轴力竖向相干性1)两层车站地下两层车站案例中下层土方开挖、支撑轴力施加对上层轴力的影响如表5所示。表5两层车站基坑开挖过程中支撑轴力变化(kn/m)由表中数据可知，新增支撑轴力会引起既有支撑轴力的降低，且距离新增支撑越近影响越大，越远影响越小。除第一道砼支撑1’轴力受拉逐渐变大外，其他各道支撑的轴力均随着新增支撑的施加而逐步减小；而土方开挖卸荷导致开挖面上方距开挖面最近一道的支撑轴力增加，远离开挖面的钢支撑轴力降低，且距离开挖面越远支撑轴力降低的越少，越近降低的越多。即开挖卸荷会导致开挖面上方最后一道支撑轴力加载，其他各道钢支撑轴力卸载，第一道砼支撑1’随着开挖的进行总体上为加载。2)三层车站地下三层车站案例中下层土方开挖、支撑轴力施加对上层轴力的影响如表6所示。支撑轴力调整时对上下层各根支撑轴力的影响规律同两层车站，这里不再赘述。表6三层车站基坑开挖过程中支撑轴力变化(kn/m)(2)拆撑工况下的竖向相干性1)两层车站将拆除下道支撑对上道支撑轴力的影响汇总于表7中。表7拆撑引起的支撑轴力变化(kn/m)由数据可知，拆除下道支撑时上层钢支撑轴力变大，且距离拆除钢支撑越近影响越大，越远影响越小。随着拆撑的进行钢支撑轴力逐步加大，而第一道砼支撑1’的轴力则是由受拉变为受压。2)三层车站同样将拆除下道支撑对上道支撑轴力的影响汇总于表8中。表8下层轴力施加引起的支撑轴力变化(kn/m)同样，三层车站拆撑时，拆除下道支撑时上层钢支撑会变大，且距离拆除钢支撑越近影响越大，越远影响越小；随着拆撑的进行钢支撑轴力逐步加大，第一道砼支撑1的轴力则是由受拉变为受压；第四道砼支撑4轴力由受拉逐渐增大至受压。(3)基于竖向相干性的伺服系统轴力设置原则轴力相干性对于确定伺服系统的轴力有着重要意义。轴力伺服系统一般设置有轴力自动调整功能，即当轴力大于或小于设定目标值的5％时会启动轴力补偿功能，使其维持在设定的目标值，其目的是补偿支撑的轴力损失。但轴力相干性所引起的轴力变化与之不同，需要正确的区分与对待。由基坑的施工过程可知，在土压力一定时为维持结构平衡所施加的各道支撑轴力之间具有相干性，也即相互关联的各道轴力所组成的轴力组维持了结构的平衡。各道轴力随着工况的不同而变化，维系着结构的平衡，也即每道支撑轴力值的目标不是固定不变的，而应随着工况的调整而变化。因此轴力补偿功能应与当前工况下的目标轴力相匹配，特别是该功能的自动启用会造成支撑轴力的持续调整而破坏既有的结构平衡。因此在基坑开挖过程中，支撑轴力的目标值须与施工工况相匹配，工况不发生变化时开启轴力自动补偿功能以应对轴力损失；工况发生变化时应关闭该功能，重新设定轴力的控制目标后再启动自动补偿功能，使得轴力值能够适应工况变化所引起的轴力变化。3、支撑轴力对土体流变的影响在软土地铁基坑中，由于坑内土体的流变引起的围护结构变形在整个变形中占有重要地位，而软土流变变形与土体的应力水平密切相关，同等条件下土体所受应力水平越高，流变越大，反之越小。由于坑内土体与支撑共同平衡着坑外土压力与荷载，因此支撑轴力越大坑内土体应力越小，流变引起的变形就越小。这里用软土蠕变模型(ssc)来近似模拟软土的流变，来研究支撑轴力对流变的影响。(1)两层车站不同轴力控制方式对流变的影响针对地下两层车站，计算如下四种工况：工况1，采用双控法获得的轴力；工况2，第四道钢支撑4’、第五道钢支撑5’采用双控法获得的轴力，而第二道钢支撑2’、第三道钢支撑3’的轴力取设计预加值的50％(考虑到施工过程中以千斤顶施加轴力可能有的轴力损失情况)；工况3，第二、第三、第四、第五道钢支撑轴力都取设计预加值的50％；工况4：第二、第三、第四、第五道钢支撑都无预加轴力(预加轴力已在施工过程中损失)。有支撑暴露时间设置为7天。四种工况下的支撑轴力列于表9中：表9不同工况下支撑轴力(kn/m)工况1工况2工况3工况4第二道钢支撑-420-155-155/第三道钢支撑-550-155-155/第四道钢支撑-800-800-185/第五道钢支撑-900-900-100/地下两层车站四种工况下的计算结果如图8所示：将最大侧移及其与基坑深度的比值整理于表10中。表10地下两层车站基坑不同工况下围护变形情况分析工况基坑内围护最大侧移(mm)侧移/h(‰)工况114.770.82工况219.871.10工况335.541.98工况444.142.45考虑每层土的有支撑暴露时间为7天的情况下，工况1的变形由11.91mm增加至14.77mm，增加了24％；工况2的变形也增加明显，无法满足0.8‰h的变形控制要求；工况3与工况4的围护变形已超过一级基坑的基本控制要求(1.4‰h)，特别是工况4超出明显，达到工况1的三倍，可见时间效应明显，同时说明轴力对流变变形有着显著控制作用。实际工程中，有支撑暴露时间往往大于7天，由于软土蠕变引起的变形远大于计算变形，这时伺服系统的作用更加关键。(2)三层车站不同轴力控制方式对流变的影响针对地下三层车站，考虑软土蠕变模型，同样四种工况：工况1，采用双控法获得的轴力；工况2，第五道钢支撑5、第六道钢支撑6采用双控法获得的轴力，而第二道钢支撑2、第三道钢支撑3的轴力取设计预加值的50％；工况3，第二、第三、第五、第六道钢支撑轴力都取设计预加值的50％；工况4：第二、第三、第五、第六道钢支撑上无预加轴力(预加轴力已在施工过程中损失)。有支撑暴露时间设置为7天。四种工况下的支撑轴力列于表11中：表11不同工况下支撑轴力(kn/m)工况1工况2工况3工况4第二道支撑-420-125-125/第三道支撑-550-192.5-192.5/第五道支撑-1000-1000-280/第六道支撑-900-900-170/将地下三层车站四种工况下的计算结果于图9中。将最大侧移及其与基坑深度的比值整理于表12中：表12地下三层车站基坑不同工况下围护变形情况分析工况基坑内围护最大侧移(mm)侧移/h(‰)工况117.510.81工况225.211.16工况334.451.59工况442.21.95工况1的变形由14.81mm增加至17.51mm，增加了18％；工况2的变形增加明显；而全不采用自动伺服系统的两种工况下，同样不能满足基坑变形控制基本要求。工况3与工况4的围护变形已超过一级基坑的基本控制要求(1.4‰h)，特别是工况4超出明显，是工况1的两倍多，可见时间效应明显，同时说明轴力对流变变形有着显著控制作用。实际工程中，有支撑暴露时间往往大于7天，由于软土蠕变引起的变形远大于计算变形，这时伺服系统的作用更加关键。(3)基于轴力-流变影响性的主动控制方法由上述分析可知轴力对流变变形控制有着显著作用，因此可根据流变增量来不断调整轴力，使得轴力作用下坑内土体流变趋于收敛。由此得到软土流变的控制方法——轴力-流变增量法，即在确保支撑安全的情况下基于流变增量的收敛性，根据监测数据中的流变增量来调整伺服系统的控制轴力，直至其收敛。(四)实际施工的应用1、伺服系统与支撑体系的调整浦东南路站第一道支撑、第四道为砼撑，第二、第三、第五、第六道支撑为钢支撑，其中为了控制基坑围护侧向变形，原设计只在第二、第三、第五道钢支撑处设置了伺服系统。对于最后一道钢支撑，普遍认为作用时间较短，伺服系统的意义不大而没有设置。但根据“就近原则”，如果最大变形发生在开挖面以下，唯有调整开挖面上方最近一道支撑的轴力方能有效控制变形。因此在后期实施过程中对最后一道钢支撑也增加了伺服系统。同时，由于坑底下方围护侧向变形的控制取决于最后一道支撑的轴力，为了提高变形的可控性，把最后一道ф609钢支撑改为ф800钢支撑，提高了该道支撑的极限承载能力。2、基坑侧向变形的分级控制根据“尽早原则”，围护的侧向变形控制越早越好、越早越容易，为此制定了每层土方开挖支撑时的最大变形，实施严格的变形分级控制。按照0.8‰h的控制标准，得到浦东南路站a-2坑的分层开挖围护侧向变形预警值如表13所示：表13浦东南路站分布开挖测斜预警值3、伺服系统的分区设置根据“分区控制原则”可知，支撑轴力可在一定的深度范围内对围护侧向变形产生影响，超过该范围后影响就会较小，这样就为砼支撑的设置位置提供了依据。本项目在设计初期，砼撑的设置方式主要有两种：“隔一设一”、“隔二设一”，分析表明，砼支撑隔一设一不利于钢支撑的协同加载，变形控制效果最差；砼支撑隔二设一变形控制效果较好，因此最终该基坑选择隔两道钢支撑设置一道砼撑，既有利于变形控制，又提高了基坑的安全性。4、基于轴力相干性的伺服系统补偿开关设置由于伺服系统会根据轴力变化来开启补偿功能，在施工中正确区分轴力相干性引起的轴力变化与常规意义上的轴力损失。在工况不发生变化时开启轴力自动补偿功能以应对轴力损失，工况发生变化时关闭轴力补偿功能，工况稳定后重新开启该功能。5、基于围护侧向变形的轴力控制由于轴力对围护侧向变形和流变增量约束效果明显，因此在钢支撑的安全控制范围内尽可能的提高支撑轴力以约束围护侧向变形。为了控制支撑架设施加后有支撑暴露时间下的流变增量，实时监测围护侧向变形的日变化量，根据日变化量的大小来动态调整伺服系统的控制轴力，直至在钢支撑的承载范围内调整到对围护侧向变形控制最有利的轴力值。初始轴力与最终轴力如表14、表15所示，表14a-2坑各断面支撑架设初始轴力表(kn/m)支撑道数p23断面初始轴力p25断面初始轴力p28断面初始轴力第二道钢支撑378378315第三道钢支撑540495420第五道钢支撑1050930900第六道钢支撑900960600表15浦东南路站a-2坑钢支撑最终轴力表(kn/m)支撑道数p23断面初始轴力p25断面初始轴力p28断面初始轴力第二道钢支撑549678693第三道钢支撑846702702第五道钢支撑1038996825第六道钢支撑993978825在软土基坑中当无支撑暴露时间较长时由于流变引起的变形较明显，第五道支撑的暴露时间过长导致了显著的变形。后期通过及时施加主动轴力，土体流变得到了有效控制，流变增量趋于收敛，这说明流变影响性是可行的。(五)结论从结构影响性的概念出发，结合实际工程案例，从支撑轴力对围护侧向变形、土体流变的影响、支撑轴力的竖向相干性等方面研究了结构影响性在软土地铁深基坑围护侧向变形主动控制中的应用。根据结构影响性原理，利用轴力伺服系统进行支撑轴力的主动调整，可实现围护侧向变形的精细化控制，使围护的实际状态趋于目标状态。显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页12