寧波地區(qū)軟土地區(qū)地鐵車站深基坑變形控制與監(jiān)測指標(biāo)體系研究

寧波地區(qū)軟土地區(qū)地鐵車站深基坑變形控制與監(jiān)測指標(biāo)體系研究

寧波市位于東海之岸，杭州灣南岸。寧波河、姚河和化洪河交匯處。地形平坦，屬于典型的軟土地區(qū)。系自第四紀(jì)中期開始,在多次海陸變遷歷史中,由陸相到海陸交互相的海積、沖海積、濱海沼澤相松散沉積物。寧波地區(qū)軟土厚度大于25m,顏色為灰色或深灰色,軟塑~流塑狀態(tài),其天然含水量高(34%~58%),土體幾乎完全飽和(飽和度均大于94%)。與其他地區(qū)軟土相比,寧波軟土與國內(nèi)外軟土具有異同性。相同點(diǎn)是軟土普遍具有天然含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低、滲透性差等特點(diǎn),不同之處在于寧波軟土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)變化范圍大,這一點(diǎn)與溫州軟土具有相似性,另外寧波軟土工程地質(zhì)性質(zhì)往往劣于北部的天津、上海軟土,而優(yōu)于南部的溫州、湛江、廣州軟土。自2000年以來,隨著人口的迅猛膨脹,經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的迅速發(fā)展,寧波越來越重視對城市地下空間的開發(fā)和利用,如地下停車場、地下商場、地下民防工事等,由此產(chǎn)生了大量的軟土基坑。由于地質(zhì)條件普遍較差,多為淤泥質(zhì)軟粘土,寧波市在軟土基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)、施工方面積累了較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)有的基坑工程實(shí)踐中排樁加支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式約占基坑工程總量的82.6%。迄今為止,寧波地區(qū)的基坑工程經(jīng)驗(yàn)主要在民用基坑方面,其深度普遍小于16m,且圍護(hù)結(jié)構(gòu)以排樁加支撐為主,鮮有地下連續(xù)墻、SMW等工法。自2008年寧波軌道交通開始建設(shè)以來,地鐵車站基坑深度均超過16m,甚至達(dá)到24m,且基坑支護(hù)以地下連續(xù)墻為主。雖然寧波地基坑工程技術(shù)已經(jīng)比較完善,深基坑開挖的經(jīng)驗(yàn)也比較豐富,但是如何有效控制由于軌道交通車站深基坑開挖引起的基坑變形及周邊地表沉降,盡量減小基坑工程施工對周圍環(huán)境的影響仍是國內(nèi)所有城市的軌道交通建設(shè)者共同面對的問題,寧波尚未有足夠的經(jīng)驗(yàn),在控制變形、確保安全等方面更是小心翼翼。由于寧波地區(qū)地鐵車站深基坑工程的設(shè)計(jì)和施工方面的信息尚未形成體系,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累也還是空白,基坑開挖時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)體的受力和變形特點(diǎn)、基坑開挖對周邊環(huán)境的影響等,更有待于深入開展研究。因此,在寧波地區(qū)進(jìn)行軌道交通的深基坑工程施工不能照搬其他軟土地區(qū)的經(jīng)驗(yàn),應(yīng)該在借鑒的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)造性的探索,總結(jié)一套屬于寧波的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),并加以發(fā)展。寧波軌道交通1號線一期已建和在建車站距離既有建筑10m遠(yuǎn)已很普遍,最近距離甚至在6m左右,這就要求在保證基坑本體安全、穩(wěn)定的同時(shí)還要控制其變形對既有建筑產(chǎn)生的影響。隨著工程經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、設(shè)計(jì)計(jì)算理論的逐漸完善以及施工管理水平的日益提高,由于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足或插入深度不夠、支撐體系失穩(wěn)以及基坑流砂等原因?qū)е碌幕拥氖Х€(wěn)破壞、坍塌等事故相對來說比較少見,主要的事故類型是變形超過控制范圍造成基坑四周房屋開裂、馬路沉陷、城市地下公用管線斷裂及臨近軌道交通設(shè)施因變形、開裂以至影響正常使用等。因此,研究深基坑卸載變形及如何有效控制其變形相較于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性研究更有實(shí)際意義。為此,本文以寧波軌道交通已建和在建的14個(gè)地下連續(xù)墻圍護(hù)主體結(jié)構(gòu),以混凝土支撐和鋼支撐為支撐體系的基坑為研究對象,以現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)、工程資料和施工工況為基礎(chǔ)信息,初步探索寧波軌道交通車站深基坑的連續(xù)墻變形控制實(shí)踐及有關(guān)成果,并提出發(fā)展方向,為寧波軌道后續(xù)基坑以其它深基坑的設(shè)計(jì)和施工提供技術(shù)支撐和借鑒。1國內(nèi)關(guān)于深基坑支護(hù)的研究方法基坑工程是土力學(xué)基礎(chǔ)工程中一個(gè)古老的傳統(tǒng)課題,又是一個(gè)綜合性的巖土工程問題,早在20世紀(jì)30年代就受到各國學(xué)者的關(guān)注,之后的很長時(shí)間里得到了深度上和廣度上的研究?；庸こ淘谖覈膹V泛出現(xiàn)始于20世紀(jì)80年代,特別是在全國掀起建設(shè)軌道交通的熱潮后,深基坑工程的建設(shè)規(guī)模史無前例。一般而言,我國對深基坑的定義是開挖深度超過5m(含5m)或深度雖未超過5m,但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程。根據(jù)其施工、開挖方法等又可將深基坑分為無支護(hù)開挖基坑和有支護(hù)開挖基坑。軌道交通的深基坑工程多采用有支護(hù)開挖方式。目前,基坑工程的研究課題主要包括土壓力理論、基坑時(shí)空效應(yīng)研究、支護(hù)體系內(nèi)力和變形控制、基坑開挖與穩(wěn)定性變形機(jī)理、周圍建(構(gòu))筑物的安全和變形控制、相關(guān)地下管線的安全和變形控制、地下水的治理措施等方面。由于基坑工程具有鮮明的地域性和個(gè)性,因此在應(yīng)用上述研究成果時(shí)仍需進(jìn)行一定的驗(yàn)證,有關(guān)理論尚待完善。通過研究現(xiàn)有的大量文獻(xiàn)資料和科研成果,發(fā)現(xiàn)基坑支護(hù)體系內(nèi)力和變形控制的研究方法主要?dú)w納為理論分析、實(shí)驗(yàn)仿真和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)三種。理論分析包括各種數(shù)值模擬和解析方法;實(shí)驗(yàn)仿真包括室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場原位測試;經(jīng)驗(yàn)總結(jié)即根據(jù)已有的工程數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)、提煉。1.1基于基本工程理論的分析和對數(shù)值模擬的研究1.1.1基坑地表沉降在正行礦軟土支護(hù)墻后的垂直變形早期,Terzaghi、Milligan、Peck等通過試驗(yàn)研究,并將有支護(hù)圍護(hù)墻和重力式擋土墻墻后土體移動(dòng)作了對比,研究了基坑周邊土體的移動(dòng)機(jī)理,提出對不同土層分析墻后地表沉降和沉降范圍的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系曲線以及相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)估算方法。Lambe定性地分析了影響坑外土層變形的各種因素,并歸納為8個(gè)方面:(1)基坑長度、寬度和深度;(2)土的工程性質(zhì);(3)地下水條件;(4)基坑暴露時(shí)間;(5)支撐系統(tǒng);(6)開挖和支撐順序;(7)鄰近結(jié)構(gòu)和設(shè)施;(8)活荷載。國內(nèi),侯學(xué)淵等根據(jù)墻體水平位移和地表沉降相關(guān)的原理并借用三角形沉降公式的思路提出了基坑地層損失法的概念,采用桿系有限元法或彈性地基梁法,然后依據(jù)墻體位移和地面沉降二者的地層移動(dòng)面積相關(guān)的原理,求出地面垂直位移即地面沉降。李佳川利用三維有限元對采用地下連續(xù)墻與鋼支撐作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑工程的坑周位移場進(jìn)行了計(jì)算,研究了坑底位移場的分布規(guī)律。韓云喬通過對南京地區(qū)一百多個(gè)基坑(深度6m以上)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的審查,和根據(jù)基坑開挖后對周圍環(huán)境的調(diào)查和監(jiān)測資料,討論與分析了基坑開挖后的地層移動(dòng)機(jī)理及其影響因素。李亞對地層補(bǔ)償法進(jìn)行了修正,對于軟粘土引入了收縮系數(shù),并給出了位移場曲線部分的土體位移表達(dá)式。楊國偉運(yùn)用非線性邊界單元模擬考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑被動(dòng)區(qū)等效水平抗力,用三維子結(jié)構(gòu)有限元方法進(jìn)行了考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑有限元分析,取得了較好的效果。同時(shí),他還對超載作用下的坑周地表沉降進(jìn)行了研究。分析了超載的大小、超載埋置深度、抗隆起安全系數(shù)、擋墻變形性態(tài)等因素對地表沉降的影響。對地層補(bǔ)償法進(jìn)行了修正,得出了超載作用下地表沉降由簡單位移場、修正的補(bǔ)償位移場和超載位移場組成。簡艷春應(yīng)用有限元分析了一系列軟土基坑工程典型實(shí)例,根據(jù)計(jì)算結(jié)果和實(shí)測值,提出了軟土基坑墻后地表沉降的概化分布曲線。按照地層損失法思路,推導(dǎo)了由支護(hù)墻側(cè)向變形值求解墻后地表沉降的適用公式。高文華通過對軟土基坑現(xiàn)場位移監(jiān)測資料的比較分析及數(shù)值分析,詳細(xì)探討了不同的分步開挖工況條件下坑底和坑周的地層移動(dòng)規(guī)律。1.1.2時(shí)間效應(yīng)的應(yīng)用在處于具有流變地層的基坑中,土的流變特性對于基坑的變形控制至關(guān)重要,特別是對變形控制要求高的基坑工程中更為突出。由于土的流變特性,即使在同一工況下,基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形也會(huì)隨著開挖暴露時(shí)間的延長而增大,直到穩(wěn)定或引起基坑因變形過大而破壞。夏冰等通過室內(nèi)流變試驗(yàn),對上海地區(qū)飽和灰色粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的流變特性進(jìn)行研究,并建立其本構(gòu)模型。然后應(yīng)用其試驗(yàn)結(jié)果對基坑工程進(jìn)行流變時(shí)效分析。姜朋明等分析了深基坑開挖過程中基坑變形的時(shí)間效應(yīng),認(rèn)為在飽和軟土地區(qū),時(shí)間效應(yīng)對基坑變形影響較大,在設(shè)計(jì)施工過程中應(yīng)充分考慮時(shí)間效應(yīng),加強(qiáng)對現(xiàn)場監(jiān)測,進(jìn)行信息化施工組織。吳興龍等指出在基坑設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)充分考慮時(shí)空效應(yīng),做到“隨挖隨支”,約束其變形的產(chǎn)生,減小土體強(qiáng)度衰減,增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。陳洋運(yùn)用線性粘彈-粘塑流變模型編制有限元程序?qū)ι虾Ｓ楞y大廈深基坑工程進(jìn)行了嚴(yán)格的模擬,認(rèn)為在軟土地基條件下深基坑開挖工程的自身安全及對相鄰環(huán)境的影響程度與開挖時(shí)間密切相關(guān)。應(yīng)宏偉等將Biot固結(jié)有限元法應(yīng)用于飽和軟粘土地基深基坑性狀的研究中,分析了土體超靜負(fù)孔壓的分布和分步開挖工程中的固結(jié)效應(yīng),闡述了開挖速率的影響。覃海嬰等考慮應(yīng)力路徑對軟粘土應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的影響,在粘彈塑性本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上編制二維有限元程序。對一組開挖時(shí)間與間歇時(shí)間不同的基坑工程進(jìn)行分析,得到支護(hù)體系變形的時(shí)間效應(yīng)及一些規(guī)律。張燕凱等運(yùn)用曲線擬合方法并考慮土體蠕變等特點(diǎn),初步建立考慮開挖深度和時(shí)間效應(yīng)的土壓力計(jì)算公式,為土壓力的計(jì)算分析提出了一種新思路。張偉等介紹了利用土體的流變曲線確定其流變本構(gòu)模型和模型參數(shù)的過程,對土體的粘彈塑性流變問題進(jìn)行了有限元分析,編制了考慮土的流變特性的深基坑支護(hù)樁有限元計(jì)算程序,進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。吳波等使用基于彈-粘塑性模型的三維有限元程序?qū)δ吵鞘袦\埋隧道工程在開挖過程中地表和圍巖的變形進(jìn)行了分析,認(rèn)為進(jìn)行時(shí)空效應(yīng)分析是非常有必要的。1.2根據(jù)每一個(gè)基坑工程實(shí)際監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析基坑工程的復(fù)雜土層性狀決定了不可能僅通過實(shí)驗(yàn)研究完全確定基坑參數(shù),指導(dǎo)基坑變形等各方面的設(shè)計(jì)和施工;同樣的,理論分析得到的模型也只能適用于某一特定地域和某一特定性質(zhì)的基坑工程,而根據(jù)一個(gè)基坑制定一個(gè)模型再分析判斷其變形等是不切實(shí)際的。因此,根據(jù)每個(gè)基坑工程實(shí)際監(jiān)測的數(shù)據(jù)總結(jié)和提煉出有關(guān)規(guī)律成為現(xiàn)階段最為常用的方式。這就對基坑工程的監(jiān)測技術(shù)及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)提出了非常高的要求。1.2.1規(guī)則發(fā)現(xiàn)方法數(shù)據(jù)挖掘(DataMining),又稱數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn),就是從存放在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫或其他信息庫中的大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中,提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和非線性回歸分析等方法)也被巖土力學(xué)與工程界的專家學(xué)者所重視和采用,在探索工程變形、保證工程安全方面發(fā)揮了一定的作用。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域一般具有如下2個(gè)特點(diǎn):有大量、充足的相關(guān)數(shù)據(jù);需要基于知識進(jìn)行判斷決策,在一些事實(shí)或觀察數(shù)據(jù)的集合中尋找隱含的規(guī)律和決策支持的過程。因此,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)完全可以應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域,因?yàn)樵谶M(jìn)行巖土工程或地下工程建設(shè)中,要遇到大量的關(guān)于地質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的數(shù)據(jù),但由于客觀或主觀的原因,這些數(shù)據(jù)信息大都具有很大的模糊性和隨機(jī)性;要對這些數(shù)據(jù)運(yùn)用常規(guī)的數(shù)學(xué)手段進(jìn)行處理,難度相當(dāng)大,處理結(jié)果也可能不大符合實(shí)際情況;且可供分析選擇的變量個(gè)數(shù)也很多,各變量間的關(guān)系又錯(cuò)綜復(fù)雜,往往難以確定它們間的相互關(guān)系。數(shù)據(jù)挖掘方法可分為機(jī)器學(xué)習(xí)方法、統(tǒng)計(jì)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、數(shù)據(jù)庫方法和可視化等幾種。1)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘。挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則就是發(fā)現(xiàn)存在于大數(shù)據(jù)集中的關(guān)聯(lián)性或相關(guān)性。用于產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則的方法有Apriori算法、AprioriTid算法和Fp-growth算法等。關(guān)聯(lián)規(guī)則一般應(yīng)用在事物數(shù)據(jù)庫中,其中每個(gè)事物都由一個(gè)記錄集合組成。這種事物數(shù)據(jù)庫通常都包括極為龐大的數(shù)據(jù),因此當(dāng)前的關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)技巧正努力根據(jù)基于一定考慮的記錄支持度來削減搜索空間。其中的支持度是一種基于用戶事物在事物日志中出現(xiàn)的數(shù)目的度量。肖利等提出了挖掘轉(zhuǎn)移規(guī)則,用以彌補(bǔ)了關(guān)聯(lián)規(guī)則的不足,使得在特定的情況下,具有一定的普遍性和實(shí)用價(jià)值,可以為決策者提供一個(gè)新的預(yù)測模型。2)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)40年代,迄今為止,經(jīng)歷了由興起、蕭條到繁榮這3個(gè)階段。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量并行分布式處理單元(人工神經(jīng)元、處理元件、電子元件、光電元件)經(jīng)廣泛互連而組成,用來模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,它以MP模型和HEBB學(xué)習(xí)規(guī)則為基礎(chǔ),建立了三大類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型:前饋式、反饋式、自組織網(wǎng)絡(luò),可以完成分類、聚類、特征挖掘等多種數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)。3)決策樹方法。決策樹起源于概念學(xué)習(xí)系統(tǒng)CLS(ConceptLearningsystem),其思路是找出最有分辨能力的屬性,把數(shù)據(jù)庫劃分為許多子集(對應(yīng)樹的一個(gè)分枝),構(gòu)成一個(gè)分枝過程,然后對每一子集遞歸調(diào)用分枝過程,直到所有子集包含同一類型的數(shù)據(jù)。最后得到的決策樹能對新的例子進(jìn)行分類。決策樹方法用樹枝狀展現(xiàn)數(shù)據(jù)受各變量的影響情況的分析預(yù)測模型,根據(jù)對目標(biāo)變量產(chǎn)生效應(yīng)的不同而制定分類規(guī)則。決策樹的建立過程是數(shù)據(jù)規(guī)則的生成過程,因此這種方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)規(guī)則的可視化,其輸出結(jié)果容易理解、精確度較好、效率較高,因而較常用。常用的方法有分類及回歸樹法(ClassificationandRegressionTrees,簡稱CART)、卡方自動(dòng)交互探測法(Chi-SquareAutomaticInteractionDetector,簡稱CHAID)等。4)遺傳算法。遺傳算法是一種仿生全局優(yōu)化方法。它模擬生命進(jìn)化機(jī)制,將較劣的初始解通過一組遺傳算子,在求解空間按一定的隨機(jī)規(guī)則迭代搜索,直到求得問題的最優(yōu)解。在遺傳算法的實(shí)施中,首先要對求解的問題進(jìn)行編碼(稱為染色體),產(chǎn)生初始群體,然后計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度;再進(jìn)行染色體的復(fù)制、交換、突變等操作,產(chǎn)生新個(gè)體。重復(fù)這個(gè)操作,直到求得最佳或較佳個(gè)體。在數(shù)據(jù)挖掘中,往往把數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)表達(dá)為一種搜索問題,使用遺傳算法強(qiáng)大的搜索能力,找到最優(yōu)解。遺傳算法具有許多不同于傳統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn),以至它在復(fù)雜的問題優(yōu)化、模式識別、工程設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)優(yōu)化及社會(huì)科學(xué)等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,并取得了較好的效果。遺傳算法具有的隱含并行性、易于和其它模型結(jié)合等性質(zhì),使得它涉足于數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域。近年來,它在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用也引起了人們的關(guān)注。5)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法通過回歸分析、時(shí)間序列、判別分析、因子分析和聚類分析等統(tǒng)計(jì)分析方法,可以從抽樣分析中提取未知的數(shù)學(xué)模型。在數(shù)據(jù)挖掘中常常會(huì)涉及一定的統(tǒng)計(jì)過程,如數(shù)據(jù)抽樣和建模、判斷假設(shè)以及誤差控制等,它主要是對高級多元統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用的拓展和深化。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法是數(shù)據(jù)挖掘研究的重要途徑之一。6)粗集方法。在數(shù)據(jù)挖掘中,從實(shí)際系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)可能包含各種噪聲,存在許多不確定因素和不完全信息有待處理。傳統(tǒng)的不確定信息處理方法,如模糊集理論、證據(jù)理論和概率統(tǒng)計(jì)理論等因需要數(shù)據(jù)的附加信息或先驗(yàn)知識(難以得到),有時(shí)在處理大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)庫方面無能為力。粗集作為一種處理含糊和不確定問題的新型數(shù)學(xué)工具,可以克服傳統(tǒng)不確定處理方法的不足,并且和它們能有機(jī)結(jié)合,可望進(jìn)一步增強(qiáng)對不確定、不完全信息的處理能力。粗集作為一種數(shù)據(jù)分析的方法首先由Pawlak提出,具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、方法簡單、較強(qiáng)的針對性和計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn),在知識獲取和數(shù)據(jù)挖掘中得到了廣泛的應(yīng)用,為數(shù)據(jù)挖掘提供了理論基礎(chǔ)。利用粗集理論可以處理的問題包括數(shù)據(jù)簡化、數(shù)據(jù)相關(guān)性發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)意義的評估、數(shù)據(jù)的近似分析等。1.2.2基坑支護(hù)側(cè)向變形的特性Mana通過對幾個(gè)粘性土中開挖工程現(xiàn)場觀測資料的分析發(fā)現(xiàn),在普通的施工條件下,墻體最大側(cè)向位移與基坑的抗隆起安全系數(shù)存在著某種確定的關(guān)系。據(jù)此結(jié)合有限元計(jì)算對工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了簡化,提出了穩(wěn)定安全系數(shù)法,用于估算圍護(hù)結(jié)構(gòu)和墻后地面的最大位移值。具體性狀如圖1所示。Thomas通過對大量實(shí)測數(shù)據(jù)和模型試驗(yàn)結(jié)果的比較,得出墻體位移與地表沉降的變化規(guī)律,即墻體位移與地面沉降之比的極限值對于支撐式基坑約為0.6,而對于懸臂式基坑則為1.6。Clough等對在軟至中軟粘土中的基坑進(jìn)行研究,給出了最大側(cè)向變形與系統(tǒng)剛度及基坑抗隆起安全系數(shù)三者之間的關(guān)系圖,如圖2所示。圖2中的2個(gè)區(qū)域分別是對采用板樁支護(hù)和采用地下墻支護(hù)的2種基坑的說明。在相同的抗隆起安全系數(shù)的條件下,使用板樁支護(hù)的側(cè)向變形要比采用地下墻支護(hù)的要大。當(dāng)基坑抗隆起安全系數(shù)低于1.5時(shí),最大側(cè)向變形增加得非?？?。Hashash通過采用MIT-E3模型對在Boston的隧道工程和臺(tái)灣的快速交通線中軟粘土深基坑工程開挖性狀的預(yù)測,達(dá)到了對基坑周圍的建筑設(shè)施的保護(hù)。圖3給出了其側(cè)向最大變形數(shù)值分析結(jié)果的總結(jié),認(rèn)為最大側(cè)向變形可以被總結(jié)成開挖深度和支撐間距的函數(shù)。OU等通過臺(tái)北的10個(gè)基坑工程變形的實(shí)測數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)了地表沉降與墻體變形的關(guān)系,指出開挖引起的地表沉降形態(tài)有凹槽型及三角槽型兩種,最大墻體變形與最大地表沉降的比值處于0.5~1.0之間。將地表沉降范圍分為主要沉降區(qū)和次要沉降區(qū),并給出了基坑中部(可簡化為平面應(yīng)變狀態(tài))截面處的地表沉降槽公式。在國內(nèi),以非線性的Biot固結(jié)理論為基礎(chǔ)的有限元和無限元耦合計(jì)算方法,結(jié)合若干工程實(shí)測資料,在Peck估算隧道上方地表沉降經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上假定地表沉降曲線與支護(hù)側(cè)移線形狀相似,將墻體變形分為三角形和拋物線形這2種模式,并分別給出了估算地表沉降的經(jīng)驗(yàn)公式,在上海及其它軟土地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用,例如曾國熙、Tsui、Yong、劉國彬。呂少偉通過對基坑實(shí)測位移場的研究發(fā)現(xiàn),地下墻后土體水平位移分布模式主要可以分為2個(gè)區(qū):一個(gè)是塊體滑動(dòng)區(qū),該區(qū)水平邊界距離地下墻大約為1/3倍挖深,垂直邊界約為地表下1倍挖深,該區(qū)內(nèi)土體水平位移沿水平方向基本不變,呈現(xiàn)整體滑動(dòng)的特性;另一個(gè)是線性遞減區(qū),該區(qū)水平邊界距離地下墻大約是1倍挖深,垂直邊界約為2倍挖深,該區(qū)內(nèi)土體水平位移沿水平方向線性遞減到0。另外,地下墻后土體垂直位移分布模式大致也可以分為2個(gè)區(qū):一個(gè)是整體沉降區(qū),開挖面以上至地表范圍內(nèi)的土體沉降值沿深度近似相等,各深度處沉降曲線近似等于地表沉降曲線;另一個(gè)是線性遞減區(qū),開挖面以下至2倍開挖深度處,土體沉降值隨深度增加,逐漸線性減小為0。1.2.3基坑開挖對相鄰建筑物的影響楊國偉結(jié)合上海地鐵2號線河南中路以及157地塊施工時(shí),東海商都的保護(hù)采用了考慮時(shí)空效應(yīng)的三維有限元模型進(jìn)行深基坑分析,采用等效水平基床系數(shù),計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值吻合較好。研究發(fā)現(xiàn)超載會(huì)顯著改變基坑周圍的地表位移場。王利民等依據(jù)上海外灘金融中心的深基坑工程施工監(jiān)測結(jié)果,分析了基坑開挖引起周圍建筑物的沉降變形影響范圍、沉降量與距基坑的距離以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的水平位移之間的關(guān)系、地表沉降與圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移之間關(guān)系等。趙永勝等針對某工程施工,介紹了具體的監(jiān)測手段和監(jiān)測方法,并就獲得的監(jiān)測資料,分析了基坑開挖施工的各個(gè)階段對相鄰建筑物的影響。BrysonLindseySebastian通過對芝加哥國家地鐵工程在FrancesXavierWardeSchool段引起的校舍開裂及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行研究,指出在軟土地基中應(yīng)用剛性支護(hù)進(jìn)行深基坑開挖對近鄰建筑物的影響,并說明建筑物自重預(yù)沉降是支護(hù)結(jié)構(gòu)開裂的函數(shù)。陳觀勝等結(jié)合工程實(shí)例探討了深基坑開挖對周圍建筑物的影響問題及其保護(hù)措施。朱奎等聯(lián)系工程實(shí)例,定性分析了深基坑開挖對鄰近建筑物的影響問題,探討了建筑物剛度變化對抵抗基坑施工影響程度的變化。在各種結(jié)構(gòu)形式的建筑物中,框架結(jié)構(gòu)的建筑物受影響程度相對較小,磚混結(jié)構(gòu)的建筑物次之,框架加磚混結(jié)構(gòu)的建筑物受影響程度最大。2軟土深基坑變形特性數(shù)據(jù)庫在對國內(nèi)外深基坑工程理論、試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,本文對寧波地區(qū)軟土深基坑的變形規(guī)律進(jìn)行研究。通過收集寧波地區(qū)已完成的14個(gè)地鐵車站基坑工程的實(shí)測數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,并采用統(tǒng)計(jì)的方法對寧波地區(qū)軟土深基坑變形特性進(jìn)行研究,以獲得地下連續(xù)墻支護(hù)深基坑的變形規(guī)律。數(shù)據(jù)庫包含兩部分:第一部分是基坑的基本信息,包括工程名稱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方式、水平支撐類型及道數(shù)、基坑開挖深度(H)、軟土厚度(hs)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深度(Hw)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位長度上的抗彎剛度(EI);第二部分是基坑的變形信息,包括首道支撐的深度位置(h1)、平均支撐間距(h)、墻體最大位移(δhm)、最大側(cè)移的深度位置(Hδhm)、最大地表沉降(δvm)、墻后最大地表沉降的位置(dδvm)、墻后沉降的影響范圍(dv)、坑底抗隆起穩(wěn)定系數(shù)(FS)、墻頂回彈、立柱回彈和墻頂側(cè)移。3基坑變形控制基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的理論、施工方案、土方開挖的正確與否以及施工質(zhì)量的好壞等都是深基坑變形的影響因素,由此可見深基坑工程是一門理論和實(shí)踐緊密聯(lián)系的學(xué)科。上一節(jié)對寧波軌道交通車站深基坑的連續(xù)墻變形規(guī)律進(jìn)行研究。事實(shí)上,基坑連續(xù)墻的變形情況可通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化得到體現(xiàn)。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示的變化情況呈現(xiàn)出符合現(xiàn)有一般規(guī)律的狀態(tài)時(shí),可以認(rèn)為工程是正常的;反之則是異常或者危險(xiǎn)的。通過將實(shí)際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與既定的基坑工程變形控制指標(biāo)進(jìn)行比較,能夠快速、簡便的判斷基坑的安全狀況:當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)在定量化警戒指標(biāo)容許的范圍之內(nèi)時(shí),可以認(rèn)為工程是正常和安全的,并對周圍環(huán)境不產(chǎn)生有害影響;當(dāng)超過預(yù)警值的基坑工程,不一定就必然破壞,但必定是需要引起警覺。因此建立一個(gè)定量化的變形控制指標(biāo)對于軌道交通車站深基坑工程的連續(xù)墻變形監(jiān)控意義重大。由于設(shè)計(jì)理論的不盡完善,軌道交通車站深基坑工程明顯的區(qū)域性和個(gè)性,即使在同一城市其不同區(qū)域的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件也不同,每個(gè)基坑相鄰構(gòu)筑物及地下管線的位置、抵御變形的能力、重要性以及周圍場地條件更是各不一樣,以及個(gè)人的認(rèn)知能力和經(jīng)驗(yàn)還不是十分充分等原因,要建立一套合理、科學(xué)的變形控制指標(biāo)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的研究課題。如果控制指標(biāo)制定的過大,可能導(dǎo)致思想麻痹;過小則可能造成不必要的浪費(fèi)。近年來,國內(nèi)對復(fù)雜地質(zhì)條件下基坑工程設(shè)計(jì)已由強(qiáng)度控制轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂?其中變形控制的關(guān)鍵就是合理地確定基坑變形控制指標(biāo)。建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、基坑工程技術(shù)規(guī)范以及地區(qū)性的規(guī)范,例上海地區(qū)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范和上海地鐵基坑工程施工規(guī)程分別就其定義的安全等級和基坑等級提出了不同的變形控制指標(biāo),此外還有廣東地區(qū)、深圳地區(qū)的規(guī)范等。對于基坑施工產(chǎn)生的變形及其環(huán)境影響效應(yīng)的控制,我國目前國家及地方有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)較多是以控制基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的支護(hù)樁(墻)的最大變形。1)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009。以圍護(hù)樁(墻)為例,將基坑分為一級~三級,當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí),分別控制樁(頂)的最大水平位移報(bào)警值分別為25mm~30mm、40mm~50mm、60mm~70mm,深層水平位移報(bào)警值(灌注樁)分別為45mm~50mm、70mm~75mm、70mm~80mm。并規(guī)定了鄰近建筑物的位移報(bào)警值10mm~60mm,建筑物裂縫寬度報(bào)警值1.5mm~3.0mm?？梢钥闯?關(guān)于建筑物的位移報(bào)警值的范圍較大,技術(shù)人員難以把握,而建筑物的裂縫寬度報(bào)警值似乎也較大。然而,對于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大變形來說,某些情況下,一級基坑45mm~50mm的規(guī)定顯得過大。2)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002。將基坑分為一級~三級,當(dāng)設(shè)計(jì)有指標(biāo)時(shí),以設(shè)計(jì)要求為依據(jù),如無設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí),應(yīng)按表2的規(guī)定執(zhí)行。對于一級基坑,圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體最大位移監(jiān)控值可達(dá)5cm,似乎過于寬松,且與基坑開挖深度似乎沒有建立關(guān)系。3)《基坑工程技術(shù)規(guī)范》DG/TJ08-61-2010,J11577-2010。當(dāng)基坑周圍環(huán)境沒有明確的變形控制指標(biāo)時(shí),可根據(jù)基坑的環(huán)境保護(hù)等級參考表3基坑變形的設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。根據(jù)基坑監(jiān)測規(guī)范及國內(nèi)典型軟土地區(qū)的監(jiān)測變形控制標(biāo)準(zhǔn)(表4~表6),并結(jié)合寧波地區(qū)深基坑工程實(shí)踐,第一方監(jiān)測方案給出了本次監(jiān)測的報(bào)警值,規(guī)定如下?；幼冃慰刂浦笜?biāo)在基坑施工監(jiān)測過程中就體現(xiàn)為預(yù)警、報(bào)警值等形式。所謂預(yù)警值就是對監(jiān)測項(xiàng)目的物理量預(yù)先確定一個(gè)量值,當(dāng)達(dá)到這個(gè)量值時(shí),認(rèn)為基坑工程處于警戒狀態(tài),需要引起密切注意,以判斷相關(guān)值是否會(huì)超過允許的范圍,從而借此判斷基坑工程是否處于安全的狀態(tài),是否需要采取必要防范措施。由此可見,基坑變形控制指標(biāo)的確定是一個(gè)極其嚴(yán)肅的技術(shù)問題,控制指標(biāo)取得過大,可能導(dǎo)致思想麻痹,過小則可能造成不必要的浪費(fèi),恰如其分地確定控制指標(biāo),是一個(gè)非常值得探討的課題。對于每一個(gè)具體工程面而言,其值不盡相同,只能在相關(guān)技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上,根據(jù)具體工程確定。本節(jié)在現(xiàn)有規(guī)范基礎(chǔ)上,結(jié)合寧波軌道交通工程實(shí)踐,擬對變形控制指標(biāo)的制定進(jìn)行探索。3.1監(jiān)測數(shù)據(jù)安全評判軌道交通建設(shè)施工過程中,變形監(jiān)測貫穿于始終,不論是安全狀態(tài)還是風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),都會(huì)在監(jiān)測數(shù)據(jù)上有所反映?，F(xiàn)有工程的危險(xiǎn)判別與安全標(biāo)準(zhǔn)也多由直接比較監(jiān)測數(shù)據(jù)與控制指標(biāo)給出,這是由于根據(jù)各變形之間的關(guān)系與變化規(guī)律,通過一系列計(jì)算來綜合分析多方面的變形影響因素進(jìn)而評判工程安全與否這一過程對于施工現(xiàn)場而言太過復(fù)雜和消耗時(shí)間,不便于實(shí)際應(yīng)用。通過合理限定監(jiān)測數(shù)據(jù)的控制值,我們可以判斷連續(xù)墻變形位移或受力狀況是否會(huì)超過允許的范圍,判斷工程施工是否安全可靠,是否需要調(diào)整施工工序或優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案的依據(jù)。軌道交通車站深基坑連續(xù)墻變形控制指標(biāo)的研究可分如下3個(gè)階段開展:第1階段,以寧波軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)定警戒值及設(shè)計(jì)計(jì)算最大變形和內(nèi)力為基礎(chǔ),綜合比較選取與寧波地質(zhì)條件、施工工法相似的有軌道交通建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的城市的相關(guān)監(jiān)控指標(biāo)為參考,進(jìn)行施工中監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與安全評判。第2階段,隨著工程的實(shí)施,監(jiān)測數(shù)據(jù)的不斷增多,可統(tǒng)計(jì)工程不同階段工況下各監(jiān)測項(xiàng)目所出現(xiàn)的累計(jì)最大值和速率最大值,在確認(rèn)工程安全的前提下,若該最大值超出原先警戒指標(biāo)則可對同等條件下的類似工程更新警戒值。在工程進(jìn)行一定階段,條件成熟時(shí),做適量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與挖掘工作,尋找數(shù)據(jù)變化規(guī)律,以此得到更為可靠與實(shí)用的警戒指標(biāo)體系。第3階段,工程結(jié)束后的數(shù)據(jù)總結(jié)階段,對監(jiān)控所有工點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面整理,按照工程特征參數(shù)對工程進(jìn)行分類,按照類別對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析,從中提取規(guī)律,并確立一套經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)有效的安全評判指標(biāo)體系,為后續(xù)寧波的地下工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與管理提供依據(jù)。3.2變形控制指標(biāo)研究變形控制指標(biāo)根據(jù)監(jiān)測對象的不同,可分為周邊環(huán)境控制指標(biāo)和支護(hù)結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)。本文只討論寧波軌道交通車站深基坑連續(xù)墻的變形控制指標(biāo)研究,因此相應(yīng)的研究內(nèi)容包括地下連續(xù)墻墻頂水平位移和墻體變形等。軌道交通車站深基坑變形控制指標(biāo)的制定主要受施工工法、工程自身特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)受力情況等因素的影響。變形控制指標(biāo)的形成可分為前期準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)挖掘兩個(gè)階段。下面分別加以說明。3.2.1史最大變形速率1)數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)的確定。數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)的確定需要建立在對基坑工程施工過程與工程風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生情況充分認(rèn)識的基礎(chǔ)上。一般深基坑工程的基坑保護(hù)等級、施工規(guī)范程度、測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)以及基坑狀態(tài)等信息間是相互聯(lián)系和相互影響的,他們綜合影響了基坑工程的安全狀態(tài),如圖11所示。數(shù)據(jù)挖掘的目標(biāo)全部圍繞圖11內(nèi)容展開,包括研究測斜累積變形與變形速率的概率分布特征;探尋基坑狀態(tài)與測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)間的關(guān)系;軌道交通基坑連續(xù)墻變形控制值的確定。(1)研究測斜累積變形與變形速率的概率分布特征。測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量非常龐大,因此將其歸類為日最大累積變形、歷史最大累積變形、日最大變形速率和歷史最大變形速率四類,作為本次數(shù)據(jù)挖掘的主要指標(biāo)。其中日最大累積變形與日最大變形速率能夠反映基坑狀態(tài)的發(fā)展變化,揭示基坑施工過程中的變形規(guī)律;歷史最大累積變形和歷史最大變形速率反映了基坑風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的狀況,可用于連續(xù)墻變形控制值的確定。深基坑連續(xù)墻的變形發(fā)展受很多因素影響,累積變形和變形速率均可看成一個(gè)概率事件。上述4個(gè)挖掘指標(biāo)在概率分布上即會(huì)呈現(xiàn)一定的數(shù)字特征,研究這些數(shù)字特征對加深對基坑工程的理解、指導(dǎo)施工實(shí)踐將會(huì)有積極作用。(2)探尋基坑狀態(tài)與測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)間的關(guān)系。借鑒前人的研究將基坑狀態(tài)分為3種情況:i)基坑放置期間的基本穩(wěn)定平衡狀態(tài);ii)正常施工過程中的可控失穩(wěn)狀態(tài);iii)工程危險(xiǎn)時(shí)的不可控失穩(wěn)狀態(tài)。其中第1種狀態(tài)最為常見,而第2種狀態(tài)發(fā)生的概率較小,第3種狀態(tài)發(fā)生的概率極小,一旦發(fā)生,即有可能引起工程事故。通過測斜數(shù)據(jù)的挖掘工作,找出不同基坑狀態(tài)下,累積變形和變形速率的不同變化情況,從而在監(jiān)測數(shù)據(jù)和基坑安全狀態(tài)間建立明確的關(guān)系,對于風(fēng)險(xiǎn)的判別和安全警戒值的確定將會(huì)有很大幫助。(3)軌道交通基坑連續(xù)墻變形控制值的確定。根據(jù)上述數(shù)據(jù)挖掘,結(jié)合工程實(shí)際出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)次數(shù),二者對照,即能夠給出考慮實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)的連續(xù)墻變形控制值,包括最大累積變形和最大變形速率兩個(gè)指標(biāo)。2)數(shù)據(jù)的篩選與采樣。數(shù)據(jù)的篩選與采樣是數(shù)據(jù)挖掘最重要的工作之一。采樣的好壞會(huì)對結(jié)果的正確性產(chǎn)生決定性的影響。根據(jù)基坑工程施工過程中變形發(fā)展的一般規(guī)律,可以采取如下限定措施對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣:(1)剔除累積變形大于180mm的測斜數(shù)據(jù)點(diǎn)。(2)計(jì)算變形速率時(shí),僅對同工程、同孔、同測點(diǎn)相鄰時(shí)間間隔為1d的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。(3)本次挖掘以施工過程中的變形規(guī)律和安全警戒值的探討為主,因此施工工期以從開始開挖到底板澆注的時(shí)間段來計(jì),一般3個(gè)~6個(gè)月;數(shù)據(jù)挖掘程序設(shè)計(jì)時(shí),以連續(xù)兩次量測間隔小于3d為施工結(jié)束時(shí)間。(4)剔除施工工期小于25d的測孔數(shù)據(jù)。(5)剔除明顯輸入錯(cuò)誤的測孔監(jiān)測數(shù)據(jù)。3.2.2測斜與變形速率的相關(guān)性分析1)挖掘指標(biāo)的確定。根據(jù)上述數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)的內(nèi)容,確定將測孔的日最大累積變形、歷史最大累積變形、測孔日最大變形速率、歷史最大變形速率四項(xiàng)指標(biāo)作為本次數(shù)據(jù)挖掘的指標(biāo)?？紤]到這4個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)量略小,也為了更準(zhǔn)確的探索基坑變形發(fā)展的規(guī)律,另加一個(gè)測點(diǎn)日變形速率作為指標(biāo),可與測孔日最大變形速率和歷史最大變形速率作對照。2)測孔最大累積變形的數(shù)據(jù)挖掘。將測孔的最大累積變形分成兩種情況:一是測孔施工工期內(nèi)每天的累積變形的最大值;二是測孔量測歷史上出現(xiàn)的最大累積變形。測孔日最大累積變形,與測孔日最大變形速率相對應(yīng),它們的發(fā)展趨勢能反映基坑狀態(tài)的改變。歷史最大累積變形的水平能夠反映基坑設(shè)計(jì)和施工過程中不合理因素影響的多少和工程危險(xiǎn)發(fā)生的次數(shù)具有較大相關(guān)性。(1)測孔日最大累積變形的數(shù)據(jù)挖掘。將測斜數(shù)據(jù)樣本中的各工程的測孔按照施工工期的順序,統(tǒng)計(jì)每個(gè)測孔施工期內(nèi)的日最大累積變形?？紤]到各個(gè)工程基坑開挖深度的不同,不能直接用測斜的最大值進(jìn)行比較,因此可將日最大累積變形除以基坑開挖深度換算為日變形比。統(tǒng)計(jì)日變形比的出現(xiàn)次數(shù)和概率分布情況,求得測孔日變形比的平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差。如果要更清晰地描述不同保護(hù)等級和不同施工質(zhì)量的測孔其測斜日變形比的規(guī)律,可將測孔日變形比按照施工規(guī)范程度和基坑保護(hù)等級進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。(2)歷史最大累積變形的數(shù)據(jù)挖掘。為了給連續(xù)墻變形控制值的確定提供依據(jù),選取所有測孔的歷史最大累積變形,依據(jù)基坑開挖深度換算成變形比,進(jìn)行討論。與測孔日最大累積變形的數(shù)據(jù)挖掘中的分析相似,可分別按照設(shè)計(jì)等級和施工規(guī)范程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照施工規(guī)范程度和保護(hù)等級分類,求得歷史最大累積變形的平均值、方差和標(biāo)準(zhǔn)差等數(shù)字特征。平均值是最大累積變形的集中趨勢指標(biāo),方差是最大累積變形的離散趨勢指標(biāo)。3)測斜變形速率的數(shù)據(jù)挖掘。(1)測點(diǎn)日變形速率的數(shù)據(jù)挖掘。將收集到的采樣數(shù)據(jù)整理,求出每天各測點(diǎn)的測斜變形速率值,在0.0mm/d~20.0mm/d區(qū)間內(nèi)分區(qū)段進(jìn)行次數(shù)統(tǒng)計(jì),并繪制成柱狀圖。并求得測點(diǎn)日變形速率的平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差。(2)測孔日最大變形速率的數(shù)據(jù)挖掘。求出所有樣本測孔按施工工期內(nèi)每天的變形速率。變形速率的計(jì)算僅對同孔同測點(diǎn)時(shí)間間隔相差1d的數(shù)據(jù)進(jìn)行。統(tǒng)計(jì)出工期內(nèi)各孔的日最大變形速率的分布情況,并繪成柱狀圖。并求得日最大變形速率的數(shù)字特征。(3)測孔歷史最大變形速率的數(shù)據(jù)挖掘。將所有測斜孔的歷史最大變形速率統(tǒng)計(jì)出來,根據(jù)施工規(guī)范程度和基坑保護(hù)等級分別統(tǒng)計(jì),求得不同標(biāo)準(zhǔn)下的測孔歷史最大變形速率的分布情況。并求得歷史最大變形速率的數(shù)字特征。4)對連續(xù)墻變形控制值的確定。將前述討論的日最大累積變形、日最大變形速率、歷史最大累積變形和歷史最大變形速率等指標(biāo)不同標(biāo)準(zhǔn)下分布概率為95%的數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,據(jù)此對不同等級的基坑保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定不同的最大變形速率控制值。3.3寧波軟土深基坑連續(xù)墻變形控制指數(shù)及樣本3.3.1基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和不穩(wěn)定經(jīng)過調(diào)研和總結(jié),形成了寧波軌道交通建設(shè)安全監(jiān)控指標(biāo)體系初值方案,見表7。根據(jù)以上研究成果建立了黃橙紅三色預(yù)警指標(biāo)體系初值方案:1)三級預(yù)警級別與指標(biāo)的對應(yīng)。(1)黃色預(yù)警。嚴(yán)格執(zhí)行表格(表8)中指標(biāo)值,當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到表8中的指標(biāo)值時(shí)發(fā)出黃色預(yù)警,并加密監(jiān)測頻率,加強(qiáng)現(xiàn)場巡視。啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)急措施。(2)橙色預(yù)警。當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)及時(shí)升級預(yù)警級別到橙色預(yù)警(表9),相應(yīng)預(yù)警及消警實(shí)施流程:i)執(zhí)行表格中指標(biāo)值,當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到表9中的指標(biāo)值時(shí)啟動(dòng)橙色預(yù)警,并加密監(jiān)測頻率,加強(qiáng)現(xiàn)場巡視。啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)急措施;ii)工程處于黃色預(yù)警狀態(tài),當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示變形或內(nèi)力變化不收斂(連續(xù)兩天變化率仍然超出速率指標(biāo),說明工程沒有穩(wěn)定,安全狀態(tài)在繼續(xù)惡化),及時(shí)升級預(yù)警級別到橙色預(yù)警;iii)現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)有事故征兆或不規(guī)范施工。(3)紅色預(yù)警。當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)及時(shí)發(fā)出紅色預(yù)警(表10),并啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)警及消警實(shí)施流程:i)執(zhí)行表格中指標(biāo)值,當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到表10中的指標(biāo)值時(shí)啟動(dòng)紅色預(yù)警,并加密監(jiān)測頻率,加強(qiáng)現(xiàn)場巡視;ii)工程處于橙色預(yù)警狀態(tài),監(jiān)測數(shù)據(jù)仍然不收斂(連續(xù)兩天變化率仍然超出速率指標(biāo),說明工程沒有穩(wěn)定,安全狀態(tài)在繼續(xù)惡化),或現(xiàn)