基坑工程时空效应
基坑工程时空效应
0 0
-5
水平位移(mm)
50
100
150
200
-10
-15
深度(m)
-20
-25
-30
挖至-7.5的实测值
-35
按照原先施工参数的预测值
调整参数，不考虑注浆的预测值
调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比
157#地块基坑周围环境示意图
157#地块基坑周围环境示意图
预留土堤宽 度10m 每小段开挖 宽度6～8m 每小段在18 小时之内开 挖并支撑
开挖第二层土时东端墙最大水平 位移增大至6mm超过了警戒值
第三层土方开挖中的变形增量减至3mm
调整施工参数控制地墙位移
三、不规则基坑工程实例
新世界商厦剖面图
新世界商厦支撑平面图
新世界平面图
香港广场
车站及其周围环境示意图二
车站及其周围环境示意图一
沉降(mm)
5
0
西
-5
西
东
1 0
16.1m/27线西
100 200 300 时间（天）
1.4 1.32 1.24 1.16 1.08
1 0
14m/27线东
100 200 300 时间(天)
土压力时间系数
土压力时间系数
1.12
19.8m/27线东
1.08
1.04
1
0
20
40
时间(天)
1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1
1.05
1 0 10 20 30 40 50 时间(天 ）
土压力时间系数
1.3 10.5m/杨高路 1.25
1.2 1.15
1.1 1.05
时空效应法在深基坑工程中的应用
Ｉ 土层 层厚／ 重度／ 南 ｃｋａ 渗透系数／ Ｊ ｍ ｝ ／Ｐ 】 ］ ／
（Ｎ． － （ ） ｋ ｍ３ ） 。 （ｍ・ ｃ ｓ） （ Ｎ・ － ｋ ｍ４ ）
７ ９ ０ ． ×ｌ吨 ７ ３ Ｏ ． ×１Ｉ ７
２ １ ０ ． ×１－ ８ ２０ ０ ． ×ｌ １８ Ｏ ． ×１
３０ ０ ０ ４５ ０ ０
５０ ０ ０ ５０ ０ ０ ８０ ０ ０
７粉质粘土 Ｏ ６ ．
８ １粉 质 — 粘 土 ９ １ 质 —粉 粘 土 ９ ２粉 砂 — ２７ ． ９
护周 围环境 。
６ 结 论
经过 此 次 实 践 ， 分体 会 到“ 层 、 充 分 分步 、 匀 、 均 对 称” 的时空 效应理 念在深 基坑 施工 中 的重要性 。在施 工
技术 上要 合理 布置 开挖 流程 ，充分 发挥 被动 区土 体 抵
挡 并延缓 围护 结 构— — 连排 灌注 桩 变形 的作用 。加 强
时空效应法在深基坑 工程 中的应用
口 文 ／ 志 强 谢 恩 杰 高 斌 宋 红 智 高 摘 要： 文章结合天津市泰安道一号院深基坑施工， 介绍 了利用时空效应理论加快施工进
度 ， 制基 坑 变形 的做 法和体 会 。 控
关 键词 ： 深基 坑 ； 支撑 ； 梁 ； 环 土方开挖
体进 行 合 理空 间划 分 ，以期 利用 土 体 结构 形 成 的空 间
抵抗 作 用来 减 少支 护 结构 位 移 并结 合环 梁 混凝 土 早 强 技术 和 基坑 监测 分 析 ， 高基 坑稳 定 性 ， 护周 边 环 境 提 保
软土地区深基坑开挖的时空效应再研究和工程应用
Ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｃ （ ｏ ） ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ Ｏ ｎ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｃ ｊ ｙ ｆ ｔ ｏ ｒ Ｄ Ｕ ｅ ｅ ｐ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ０ ｎ Ｐ ｉ ｔ Ｏ ｔ
体 、围 护结 构和 支 撑结 构 所组 成 的围 护平 衡 系统 ，均 假 定
为理 想 的弹 性体 来 进行 内力与 变 形分 析 。而 笔者 收集 的 近 ２ ０个 工程 实例 的监 测 数据都 表 明 ，由于土体 的流 变性 ，被 动 区土体 在 位移 稳 定 的情 况 下 ，所 提 供 的被 动土 压 力有 松 弛 的现 象 ，与计 算假 定 的 弹性 体 有很 大差 别 ，降 低 了围 护 结 构 的 安全 储 备。 当 围护 结构 发 生坑 内方 向位 移 时 ，土体 随 之移 动 ，因 此作 用在 围 护墙 上 土体 压 力是 变化 值 ，介 于
工 时 间的增 加 ，位移 有着 明显 增长 的趋势 。
１ ． ２ 空间效应机 理
监 测表 明 ，土体 分小 段开 挖 ，坑 底 隆起 量和 影 响范 围 小 ，否则 坑 底 隆起量 和 影 响范 围大 。 可见 土体 的空 间作 用 对 于 围护 结 构及 周 围土体 位 移 控制 至 关 重要 。 同时 ，有 利
１ ． １ 时间效 应机理
工程 实践 中软 土 时 间效 应 的表 现 明显 ，多 个工 程 实例 在 挖 土及 支 撑完 成 后 的停 工期 间 ，围护 结构 和 周 围土体 位
移 会 随时 间 延长 而 不断 增加 。 开挖 施 工周 期和 基 坑 暴露 时
静止土压 力和主动土压力之间。周围土体在每个工况下的 变形都 与施工参数密切相 关。由于上述假定和实际情况的
深基坑工程支护结构变形的时空效应
６７ 一 ３３ｍ（ 坪 标 高 ＋２６ｍ） ．， １－ 地 ． ．基 坑 开挖 面 积较 大， 周边为道路及房屋设施． 为了控制变形 ， 基坑工程 采用 盖 挖逆作 法施 工．
一
２ 地下连续墙变形的监测
该工程地下连续墙变形监测等级为一级 ， 采用预 埋测斜管的方法． 观测孔沿基坑周边布置 ， 按照监测 点水平 间距不宜小于 ２ 每边监测点数 目不宜小 ０ ｍ、 于 ３个的原则布置， 并在受力 、 变形较大且有代表性 的部位增加密度 ， 共设 ３ ９个观测孔． 每个测斜管从 墙顶向下按 ０ 的间距读数． ．ｍ ５ 本文选择具有代表性
图 １ 基坑部分形状及测点布置
・
９ ・ ２
天 津城 市建设 学 院学报 ２ １ 年 第 １ 卷 第 ２ ００ ６ 期 ３１ 模 型 的建立 ． 深基坑 本 身是 一个 具有 长 、 和深尺 寸 的三维 空 宽
该 处基坑 长度 为 １０ 宽 约 ４ 研究 墙 段 Ａ ２ ｍ， ０ ｍ， Ｂ 长度 ９ 其 上共 有三个 测孔 ， ０ ｍ， 分别 为 Ｃ １Ｃ ２ Ｘ０ 、Ｘ０ 、
报告 ， 该地区土层主要为杂填土 、 粉土 、 粉质黏土、 黏 土， 土质较差． 基坑开挖深度为 ２ ５ ｍ．在支护结构 中， 采用 １ ．ｍ厚地下连续墙作为挡土、 ２ 挡水结构 ， 内 做 Ｏ 衬墙 ； ．ｍ ８ 利用结构楼板作为水平支撑结构 ， 共 设三道楼板支撑 ， 各层楼板受力点标高分别为 ＋ － Ｏ３ ，
挖施工方法 ， 为软土地 区深基坑工程的设计和施工提
供参 考 ．
的部分基坑墙体作为研究对象， 针对地下连续墙变形 的时空效应进行研究 ， 所选部分基坑形状及测点布置
如图 ｌ 所示 ．
１ 工 程概 况
基坑工程的时空效应与土方开挖
基坑 工 程 的挖 土方 案 ， 根据 基 坑 面积 大 小、 要 围护
结构 型式 、 开挖 深度 和工程 环境 条件 等 因素而 定 。大体
有 四种可 供选 择 ： 层 开挖 、 段 开挖 、 分 分 中心 岛开 挖 、 盆 式开挖 。 （ 分层 开挖 。分层 开挖一般 适用 于基 坑较 深 ， １ ） 且不 允许 分 块分 段施 工 混凝 土 垫层 的 ，或土 质较 软 弱 的基
加固后 的纤维布 外表 面采用 粘贴 洁净砂进 行保 护 。 套粘接 树脂把 碳纤 维片材 粘贴 于混 凝土表 面 ， 使碳 纤维
３ 检验及验收 ． ６
片材承 受拉应 力 ， 并与混凝 土变 形协 调 ， 同受 力 ， 共 从而
本工程 采用 粘贴碳 纤维 布 的 碳纤维 片布 与基层之 间结 合是 否 良好 ， 可采 用捶 击 起 到 结构加 固补强 的作用 。 施工 质量 高 ， 工效 率高 ， 施 并 的方 法来 判 断 是否合 格 ， 合 格标 准 为 ： 单 个 面积 空 加 固方 法进行 框架梁 加 固， 其 ① 在 鼓小 于 ０ １ｍ； ．３ ②空 鼓 占总 面积 小于 ５ ： 空鼓 平均 为 且后期 使用不 需要 定期维 护 ， 经过 加 固投入 使用后 情 ％③ 况 良好 ， 达到 预期效 果， 得推广 应用 。 ● 值 小于 １ ０处 ／ 。 ｍ。 当碳 纤维 布 的单个 空 鼓面 积 小于 ｌ０ ｍ ， 采 Ｏ０ｍ 时 可
参考 文献】 用针 管注胶 的方式进 行补 救 。 当纤维布 的单个 空鼓 面积 【 大于 ｌ０ｍ 宜将 该 处 纤 维布 切 除 ， Ｏ０ｍ 时， 重新 搭 接 粘 贴
同型 号的碳 纤维布 。
［］ Ｂ ０ ６— ０ ６ １Ｇ ５ ３ ７ ２０ ，混凝土结构加 固设计规范 （） 北京： ｓ． 中国建
时空效应理论在深圳地铁5号线西丽站基坑土方开挖中的应用
时空效应理论在深圳地铁5号线西丽站基坑土方开挖中的应用摘要：土方开挖具有显著的时空效应规律。
在具体施工中，相关单位应当充分利用这一规律进行合理施工，以实现事半功倍的目的。
西丽站土方开挖施工中利用了时空效应理论，有效地解决了基坑变形、地层位移等问题，提高了基坑的稳定性与施工效率。
关键词：时空效应；基坑土方开挖；西丽站引言土方开挖的时空效应原理，是指基坑在土方开挖时会呈现一定的空间和时间特点，土方开挖工程施工利用这些特点，使土体在一定空间、时间范围内充分发挥自身的抗变形能力，从而实现控制基坑变形的目的。
通常，土的流变规律包括蠕变性、流动性、应力松弛性、长期强度特性等。
因为具有流变特性，所以在土方开挖时，分步开挖的支护开挖部位土体、空间尺寸的暴露时间和土体的位移之间有着一定的相关。
尤其是含水量高、强度低、流变性大的软粘土，其围护结构的位移随着土方开挖时间的延长而逐步扩大。
土方开挖越深，围护结构暴露的范围也就越大，意味着流变现象会越显著。
总而言之，土方开挖中的时空效应主要表现在以下几个方面：随着时间的延长，周围地层的位移逐渐增大；随着时间的变化，围护结构的内力、变形逐渐发生变化。
因此，在具体的施工中应当根据工程所在地区的地质特点，结合在类似工程中的施工经验，根据“时空效应”理论、《地下工程施工及验收规程》的相关规定，对车站的基坑围护和开挖过程中的时空效应，认真分析土方开挖时空效应与车站的基坑围护情况，将首要目标定为保持基坑稳定，控制基坑变形，并且在土体开挖后严格控制土体无支撑暴露时间。
根据工程实际情况采用适当降水、钢支撑、基坑排水等措施增强土体的抗剪强度，严格控制基坑附近底层位移，实现安全施工，确保土方开挖施工质量。
1西丽站工程概况西丽站是深圳地铁5号线工程第10站，位于南山区西丽镇留仙大道和沙河西路十字路口处，沿留仙大道布置,呈东西走向。
西丽站范围内上覆第四系全新统人工堆积层、冲洪积层、上更新统坡积层、残积层，下伏震旦系花岗片麻岩。
基坑工程时空效应
基坑工程时空效应
基坑工程的时空效应是指在工程施工的过程中，由于土壤的物理特性、环境条件的不同和施工方式的差异等因素，会产生不同的力学与水文效应，从而影响到基坑周围的土体、结构和基坑内的地下水环境。
主要包括以下几个方面：
1. 土体力学效应：当施工深度逐渐加深时，地面周围的土体将逐渐承受较大的压力荷载，从而引起不同程度的沉降、变形或塌陷。
2. 水力学效应：在基坑工程中，地下水的流动状态会发生改变，从引起地下水涌入或流出、地表水的排放等不同效应。
3. 温度效应：在施工过程中，由于冬季低温等原因，土壤温度下降，从而影响了土体的物理、力学特性，使土体产生收缩效应。
4. 时间效应：基坑施工的时间长短也会影响到周围土体力学表现，越长时间的施工会引起越大的土体变形。
5. 空间效应：地下室等大型建筑的施工会产生较大的空间应力效应，从而引起地下土体的塑延变形，产生意想不到的变形效应。
综上所述，基坑工程的时空效应是非常复杂和丰富的，施工人员需要充分考虑，加强在施工前、中、后的各方面监控和管理，保证项目的顺利进行和安全施工。
基坑工程的八个特点
基坑工程的八个特点基坑工程主要包括基坑围护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程，它要求岩土工程和工程力学结构工程技术人员密切配合。
基坑围护体系是临时结构，在地下工程施工完成后，基坑围护体系就不再需要。
基坑工程具有下述特点;1.基坑围护体系是临时结构中，安全储备较小，具有较大的经营风险一般情况下，基坑围护是临时措施，主体施工完成时围护体系即完成任务。
与永久性结构资金投入相比临时结构的安全储备要求可小一些。
基坑围护体系安全开发资源较小，因此具有较大的同质性。
基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。
施工在施工过程中曾一旦出现险情，需要及时抢救。
2.基坑工程具有较强的区域性岩土工程区域性强。
岩主工程中的基坑工程区域性更强。
如软粘土地基、砂土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件的地基中基坑工程差异性很大。
相同城市不同区域也有差异。
基坑工程的设计者围护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行。
外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。
3.基坑工程不具很强的个性基坑工程的围护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质和水文地质条件有关，还与基坑相邻楼房、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地市场条件等有关。
有时，保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。
这就决定了基坑工程具有很强的个性。
因此，对基坑工程需要进行分类、对围护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。
本手册中有关这方面的介绍仅供读者参考，不能简单引用。
读者应结合地区具体情况灵活应用。
4.打桩工程综合性强打桩工程不仅需要岩土工程的知识，也可能需要结构工程的知识，作为一个围护体系的概念设计工程师，必须同时具备这两方面的知识。
当然也可以依靠岩土工程师实施和结构工程师相互配合进行设计。
基坑工程涉及地球化学中稳定、断裂和渗流三个基本课题，三者融溶在一起，需要综合处理。
有的基坑工程土压力引起围护结构的稳定性是主要矛盾，有的土中含水引起流土破坏是主要矛盾，有的基坑周围地面碎裂量是症结主要矛盾。
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(a) 原 设 计 开 挖 支撑方案
(b)优化后的开挖 支撑方案
地铁二号线东方路车站
(通过调整开挖空间和时限来减少变形)
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刘国彬 2001年9月15日
二、地铁车站端头井工程实例
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刘国彬 2001年9月15日
地铁二号线人民公园车站
开挖第二层土时东端墙最大水平 位移增大至6mm超过了警戒值
调整开挖参数前后的基坑挡墙变形计算值对比
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刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
香港广场
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车站及其周围环境示意图二
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车站及其周围环境示意图一
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沉降(mm)
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西
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西
东
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刘国彬 2001年9月15日
大宽度、不规则基坑施工工序和参数
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刘国彬 2001年9月15日
被
动
区 加
预留土堤
固
加固体参数 ： Cu’，Ps’
主要施工参数
1、开挖深度Hj
2、开挖层数
3、每层开挖厚度
土堤
4、每步开挖尺寸
5、每步开挖无支撑暴露时间
基坑挡墙
天然地基土参数： Cu，Ps
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树根桩施工完毕 西井至-10m，地墙结束
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-30
C50 C49 C48 C47 C46 C45 C44 C43 C42 C41 C40 C39 C38 C37' C37 测点布置
地下连续墙施工期间东海大楼沉降
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40
实施变形控制措施前的工况
沉降(mm)
测点编号 C50 C49 C48 C47 C46 C45 C44 C43 C42 C41 C40 C39 C38 C37' C01年9月15日
时空效应理论和方法的特征
时空效应理论和方法的最重要特征在于： 在软土基坑变形的预测和监控中，定量地考虑施工
因素的影响。
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刘国彬 2001年9月15日
第二部分 时空效应的基本原理
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刘国彬 2001年9月15日
上海软土流变试验曲线
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刘国彬 2001年9月15日
新世界商厦支撑平面图
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刘国彬 2001年9月15日
新世界平面图
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刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
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1、应力水平越低、蠕变时间越短，流变位移越小； 2、土体在排水固结条件下要比不排水条件下稳定。
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刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
时空效应规律
通过对流变试验和大量相关研究，可以取得有关控制软土深基 坑变形的几点重要启示：
一、分层分块开挖能够有效地调动地层的空间效应，以降低应 力水平、控制流变位移。
刘国彬 2001年9月15日
时空效应的原理和施工方法
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刘国彬 2001年9月15日
第一部分 概 述
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刘国彬 2001年9月15日
日本某基坑工程 （采用大面积注浆加固，图中为注浆设备）
新加坡某基坑工程 （ 为 保 护 距 基 坑 22m 的 地 铁 隧 道 ， 采 用 2 层 2.5m厚的旋喷注浆满膛加固坑内土体）
大宽度不规则语基言精坑品施资工源P步PT 序和参数
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刘国彬 2001年9月15日
第三部分 工程应用
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刘国彬 2001年9月15日
一、长条形基坑工程实例
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刘国彬 2001年9月15日
地铁一号线徐家汇车站
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刘国彬 2001年9月15日
国外为解决软土基坑周围的
环境保护问题，常采用坑内满膛 加固、设置密集支撑等方法，工 期长，代价大。
Boston某基坑工程
（为保护周围环境采用密集支撑） 语言精品资源PPT
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刘国彬 2001年9月15日
在上海软土地区，若在基坑变形预测中不考虑软土流变特征，并在施工
中缺乏及时有效的监控手段，基坑变形预测值和实测值会存在较大差异，给 基坑周围环境保护带来很大的困难。
2、将西标准段的每小段开挖宽度由6m减少至3m， 无支撑暴露时间减为16hrs，而东标准段因位移较小， 仍维持原施工参数。
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水平位移(mm)
50
100
150
200
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深度(m)
-20
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挖至-7.5的实测值
-35
按照原先施工参数的预测值
调整参数，不考虑注浆的预测值
二、减少每步开挖到支撑完毕的时间，即无支撑暴露时间，可 明显控制挡墙的流变位移，这在无支撑暴露时间小于24小时效果尤 其明显。
三、解决软土深基坑变形控制问题的出路在于规范施工步序和 参数，并将其作为实现设计要求的保证。
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刘国彬 2001年9月15日
当施工参数和地基土参数、支护结构参数一起被作为基坑变形 预测的计算参数，就能合理准确地预测软土基坑周围地层位移。
0 -10 -20 -30 -40 -50 -60
该工况下东海大楼东西向沉降
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变形控 制措施 之一
优化开 挖步序 和开挖 参数
原开挖步序和参数
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变形控 制措施 之一
优化开 挖步序 和开挖 参数
调整后的西标段施工步序和参数
挖土参数作以下调整：
1、将运土通道移至超载较小的北面
第三层土方开挖中的变形增量减至3mm
调整施工参数控制地墙位移
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刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
三、不规则基坑工程实例
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刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
新世界商厦剖面图
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刘国彬 2001年9月15日
长条形基坑施工工序和参数
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刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
每步开挖宽度B 无支撑暴露时间Tr
基坑角部的斜支撑部分 每层施工工序和参数
车站端头井施工步序和参数
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