[发明专利]地下结构上部土体施工系统及方法

说明书

本申请涉及建筑领域，提供了地下结构上部土体施工系统及方法。地下结构上部土体施工系统包括降水井、多个工程桩、模拟分析系统、现场数据监测系统及调控系统，调控系统调控降水井的水位，使地下结构的上部土体卸荷过程中地下结构的实际竖向上抬变形值小于或等于模拟分析系统模拟的模拟竖向上抬变形值。调控系统结合现场数据监测系统获取的有效数据及模拟分析系统模拟出的模拟降水深度值和模拟竖向上抬变形值，在地下结构的上部土体卸荷过程中，实时调控降水井的水位，使地下结构的实际竖向上抬变形值小于或等于模拟竖向上抬变形值，使地下结构的竖向上抬变形量始终不超过规定允许范围，保证地下结构的稳定和安全。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体地指一种地下结构上部土体施工系统及方法。

背景技术

城市发展带来的土地资源紧缺问题，使得有限的土地资源需要得到充分利用，地下空间的开发利用已是重要发展趋势。地下空间开发往往会出现基坑工程跨骑于既有地下结构（比如地铁隧道）之上的情形；在既有地下结构的上方进行基坑开挖卸荷必然会对既有地下结构产生影响。具体为：既有地下结构的上部土体进行基坑开挖的过程，实际上是既有地下结构的上部土体卸荷的一个过程，必然会引起基坑底部与既有地下结构之间的上部土体发生回弹，上部土体的回弹对既有地下结构会产生上浮的作用，导致地下结构的竖向上抬变形量超过规范允许范围，影响既有地下结构的稳定和安全。

发明内容

本发明的目的在于克服地下结构的上部土体卸荷会使地下结构的竖向上抬变形量超过规范允许要求从而影响地下结构的结构稳定和安全的问题，提供一种地下结构上部土体的施工方法，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。

进一步，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，