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项目年度编号
1300340526
中图分类号
TU433 TU447
成果公布年份
2013
成果简介
目前对深厚冲积地层市区大型深基坑开挖、支护和稳定性控制，在国内外还缺乏可靠理论依据、控制标准和施工经验。济南市区在黄河冲积平原和山前平原的交汇处，多以粉土、粉质粘土及粉细砂为主，厚度较大，最大达到数百米，含流砂层，地下水丰富，地质水文条件非常复杂。城市建设日新月异，基坑深度和规模在不断增加，特别在繁华地段，周围各类建筑星罗密布、道路纵横交错、地下管线错综复杂，深基坑施工安全面临严峻的挑战。迫切需要解决厚冲积地层市区大型深基坑安全施工和稳定性控制问题。本课题在大量调研分析深基坑工程实例和冲击地层特性的基础上，对市区地层进行了分类，以济南市省会文化艺术中心配套高层和南地下车库、济南恒隆广场、山东省监狱职工住宅楼、老干部活动中心等深基坑为工程实例，采取了施工现场测试、理论分析和数值模拟相结合的方法，研究了典型地层深基坑开挖引起的周围地层变形、失稳规律，进而提出适用于各类地层深基坑支护参考方案及其位移计算经验公式和安全控制参数，厚冲积地层市区大型深基设计或规范编制提供了重要的理论依据和经验方法。其主要研究成果为：（1）系统地分析了济南市以住基坑开挖引起地层变形特点，及其与支护形式、地质、水文条件、地形地貌等影响因素的相关性，在此基础上进行了地层分类评价并阐明了各类地层对基坑工程的适宜性、复杂地质地层中产生灾变的可能性，同时提出了支护建议和相关参数。（2）分析了冲积层的地质力学特性，建立了正交数值分析模型，揭示了开挖深度、建筑物至基坑边界的水平距离、土层的弹性模量、内粘聚力和内摩擦角等影响因素对基坑边界水平位移和沉降等基坑稳定控制指标的响应规律，对各因素的影响度做了排序。提出了不同支护方式下的深基坑周围地面最大沉降量和水平位移的经验预测公式和发挥最大支护能力的上限支护参数。（3）研究了厚冲积平原大型深基坑工程开挖变形机理与变形规律；分析了不同的降水方式及其渗流力对有效土压力和基坑周围地变形的影响。提出了经济合理、安全可靠的厚冲击地层大型基坑支护方案和降水方式及其支护参数，给出水平位移和沉降的计算经验公式；确定了冲击地层大型基坑沉降槽的范围及特征参数并在沉降槽内三个不同关键位置计算了6层框架结构的附加变形、轴力、剪力以及弯矩值和分布图。（4）提出了深冲积平原基坑土钉墙支护和桩锚支护结构优化设计，对各种不良地层提出了支护措施。确定了适合本地特色的安全控制区间和相应的等级。对济南市省会文化艺术中特大基坑开挖进行了动态监控准确的安全评价，确保了工程的优质安全。（5）本课题获国家新型实用专利，“锚索用的可调式弹性限位板”，授权号：201220273216.1。在《岩土工程学报》、《岩土力学》、《数学的实践与认识》等学术刊物上发表相关论文7篇（目录附后）。为厚冲积层大型深基坑的优化支护和安全施工提供了理论基础及技术支持，具有重要的理论意义和应用价值。推广应用将会带来重大的经济效益和社会效益。
完成单位
济南市建筑工程质量协会 山东科技大学
完成人
王渭明 王国富 马全安 王刚
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