气压沉箱施工对周边地层环境影响的现场监测与数值模拟

摘要

现代气压沉箱工法以自动化挖排土、地面遥控操作区别于传统气压沉箱工法,在大深度、近距离地下工程建设中有着广泛的应用前景.针对气压沉箱特殊的施工工艺及流程,从现场监测和数值模拟,对上海某气压沉箱竖井施工对周边地层变形的影响进行研究.根据气压沉箱分节下沉特点,对其下沉过程进行力学分析,在仅考虑沉箱竖向受力平衡的前提下,提出用于分析施工全过程的周边地层变形力学模型,并介绍其有限元数值模拟的实现方法.土体采用Hardening-Soil弹塑性模型,可以模拟土体初次加载-卸载-再加载之间的刚度差异.通过对气压沉箱工程实例施工全过程的有限元数值模拟,结合现场监测数据,给出气压沉箱周边土体地面沉降和深层水平位移的分布形式及地表影响范围,同时也证实该力学模型及所采用土体参数的合理性和有效性.最后提出一个适合上海软土地区气压沉箱施工周边地表沉降计算模式,并与其他支撑开挖引起的地表沉降特征进行比较分析.