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从1935年日本首次提出逆作法工艺开始,经历了70余年的研究和工程实践,逆作法工艺目前已在一定规模上应用于高层和超高层的多层地下室等结构。逆作法工艺在支护效果、经济效益和缩短工期等方面的优越性,使其在全国得到推广应用,而上海市和广州市逆作法施工工法的出台更对规范逆作法施工起到指导性作用,标志着逆作法工艺的发展和工程应用进入了一个新阶段。但因为准确计算变形的困难性和施工过程的复杂性,使逆作法在应用中尚有很多问题需要解决。本论文以天津富力城南昌路逆作法项目为背景,对逆作法在不同施工过程下的影响及若干施工技术进行了较为深入的研究,旨在为逆作法工艺的设计和施工提供一定程度的指导作用。主要工作如下:
(1)从逆作法的概念入手,简要介绍逆作法工艺在国内外的应用和发展状况、逆作法的工艺和技术特点以及研究现状;
(2)分析软土地区土质情况,介绍土介质本构关系的弹塑性理论,推导修正剑桥模型的弹塑性本构矩阵,通过总结工程地质勘查报告的相关参数与曲线,确定工程所在软土区域的修正剑桥模型参数;
(3)对支护结构与主体地下结构相结合的深基坑建立了考虑土、围护结构、水平支撑体系和竖向支承系统共同作用的二维平面有限元模型;采用弹塑性的修正剑桥模型模拟基坑开挖过程中土体的非线性特性;基于面-面接触模型实现了地下连续墙、桩与土体之间的接触算法,用以真实地模拟连续墙与土体的相互作用;进而实现了对基坑施工过程的仿真模拟。
(4)以实际工程为依托,利用ABAQUS有限元软件,采用本文所提出的5种施工动态模拟过程,基于变形控制的研究思想,在不同施工的条件下探讨逆作法施工过程中共同作用规律。重点对逆作法施工过程中地下连续墙侧移和内力、立柱桩与地连墙沉降及差异沉降、墙后地表沉降、坑底隆起及梁板结构受力等问题进行分析研究,总结它们随工况发展的变化规律;
(5)对不同的施工过程进行分析对比,总结逆作法工程的施工控制技术;介绍施工中各种节点的连接形式,包括地下连续墙与梁板的连接、竖向支承柱与结构梁板的连接、顺逆作交界处水平传力节点连接以及后浇带的处理;分析总结了立柱桩差异沉降的控制和逆作法现场监测技术。