[发明专利]地下结构上部土体施工系统及方法

权利要求书

1.一种地下结构上部土体的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用有限元分析软件，建立有地下结构上部土体施工结构的整体模型，并模拟施工结构的全部施工过程，所述施工过程包括工程桩施工、基坑分区逐层开挖施工以及多个降水井的降水施工；

根据有限元分析软件模拟的全部施工过程，利用有限元分析软件模拟出地下结构的上部土体卸荷的多个卸荷深度所分别对应的降水井的模拟降水深度值和地下结构的模拟竖向上抬变形值；

进行地下结构的周边土体的工程桩施工；

进行地下结构的周边土体内的降水井施工，使降水井的降水深度值设置为与卸荷深度对应的模拟降水深度值；

进行上部土体的卸荷，并实时检测地下结构的实际竖向上抬变形值，当实际竖向上抬变形值大于模拟竖向上抬变形值时，调控降水井的水位，使实时检测到的实际竖向上抬变形值小于或等于模拟竖向上抬变形值；

重复执行上一个步骤，进行下一卸荷深度的土体开挖，通过调控降水井的水位使得开挖过程中实时检测到的实际竖向上抬变形值均小于或等于模拟竖向上抬变形值，直至所述地下结构的上部土体卸荷施工完成；

所述调控降水井的水位是根据公式F_浮=F_降+2 F_阻+F_抗来进行调节，使调节后的降水井内的水位降低高度Δh满足所述公式：

式中，F_浮为所述上部土体卸荷受到的上浮作用力，F_降为所述降水井降水使所述上部土体受到的沉降作用力，F_阻为所述地下结构上浮受到的摩擦阻力，F_抗为所述地下结构受上浮力影响而由自身刚度产生的抵抗变形的变形抵抗力；

其中，所述上浮作用力F_浮的计算公式为：F_浮=γ_土h_卸l_挖D，

所述沉降作用力F_降的计算公式为：F_降=αγ_水Δhl_挖D，

所述摩擦阻力F_阻的计算公式为：F_阻=βKγ_土h_埋l_挖D，

所述变形抵抗力F_抗的计算公式为：F_抗=（384ηEIs）/5l_挖³，

上述式中：γ_土为所述上部土体的重度（kN/m³），h_卸为所述上部土体的卸荷深度（m），l_挖为所述上部土体的卸荷长度（m），D为所述地下结构的直径（m），α为调节系数，γ_水为所述地下结构的周边土体内水的重度（kN/m³），Δh为所述降水井内的水位降低高度（m），β为调节系数，K为摩擦角系数，h_埋为所述地下结构的埋深（m），EI为所述地下结构的纵向刚度（kN·m²），η为刚度有效率，s为所述上部土体的卸荷长度内所述地下结构的竖向上抬变形值（mm）。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，还包括在所述地下结构的上部土体卸荷施工完成后的反压结构的施工步骤，所述反压结构永久设置于上部土体卸荷后所形成的基坑的底部，所述反压结构与多个工程桩的顶部连接。

3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述反压结构包括：

预制混凝土块；所述预制混凝土块设置于基坑的底部；及

现浇筏板基础；所述现浇筏板基础与所述预制混凝土块连接为整体。