地铁盾构隧道周边建筑物地基基础变形控制研究

城市地铁隧道穿越建筑物地基基础施工前一般要进行评价,并且要求提出相邻建筑物地基基础在施工期间的变形控制标准,这是地下空间开发利用的一大技术难题。本文结合北京地铁十号线一工程实例,详细阐述了对相邻建筑物的一系列工程评价方法,提出了该段地铁隧道周边建筑物地基基础变形控制标准。为地铁隧道成功穿越该建筑物地基邻域提供了科学有效的技术支持。

地铁隧道下穿建筑地基基础的灾变特征与控制

针对北京地铁九号线区间隧道下穿既有建筑物的典型实例,在对建筑物现状及变形分析的基础上,采用数值模拟分析计算了三种不同施工方案下对建筑物地基基础及邻近地面的沉降规律,并通过对现场施工方案与监测数据进行对比分析,得出了一些规律:在计算方案中,采用隔离桩能对控制地基基础变形起到关键作用;隧道下穿的建筑物地基基础类型对变形特征有较明显的影响;对于砂卵石地层中地铁隧道下穿建筑地基基础,采用CD法施工并结合全断面外轮廓注浆等辅助措施是安全可靠的。

《建筑业10项新技术(2017版)》地基基础和地下空间工程技术综述

近年来地基基础和地下空间工程技术发展较快,此次新修订的《建筑业10项新技术(2017版)》对地基基础和地下空间工程技术进行了调整,调整后的地基基础和地下空间工程技术包括灌注桩后注浆技术、长螺旋钻孔压灌桩技术、水泥土复合桩技术、混凝土桩复合地基技术、真空预压法组合加固软基技术、装配式支护结构施工技术、型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术、地下连续墙施工技术、逆作法施工技术、超浅埋暗挖施工技术、复杂盾构法施工技术、非开挖埋管施工技术、综合管廊施工技术。介绍了各项内容的技术要点、适用范围及应用中需注意的问题。

既有建筑地基承载力时间效应评价的试验研究

通过大比尺室内模型试验,对既有建筑地基承载力随时间变化的规律进行了分析研究。试验中分别对模型进行持载3d、7d、14d、28d、35d、49d的载荷试验,选定以持载后继续加载产生的附加沉降占加载前总沉降的3%、5%、10%为允许变形控制指标,结合p-s曲线数据得到了在不同的允许变形控制指标下地基承载力随持载时间增长的提高数值,地基承载力在模型持载一周时间内提高的幅度较大,土体的压密效应效果显著。在实际工程中应根据工程允许的沉降变形与载荷板试验的沉降变形的对应关系,通过现场足尺的载荷板持载试验,选择适当的允许变形控制指标来确定地基承载力。通过双曲线拟合进一步得到了既有建筑地基承载力与时间的变化规律,提出了不同允许变形控制指标下的地基承载力提高的极限值。

《建筑地基基础设计规范》地基承载力概念的理解与应用

本文结合"建筑地基基础设计规范"编制过程讨论和工程应用 ,谈谈如何正确理解地基承载力概念 ,以及工程应用中应考虑的的问题。

2012年“华夏建设科学技术奖”获奖项目(三等奖) 带裙房高层建筑桩基设计与沉降计算的研究

高层建筑桩筏基础设计中．桩多采用等长、等直径均匀布桩、即等刚度设计。实测沉降表明．等刚度设计情况下，带裙房的高层建筑物主楼的差异沉降及与裙房间的不均匀沉降问题比较普遍．特别是框剪、框筒、筒中筒结构．主楼碟形沉降明显。现有的全国性和地方性规范对桩箱或桩筏基础设计问题涉及较少。带裙房高层建筑桩基优化设计与沉降计算的研究很有必要。

考虑建造和加固过程的既有建筑地基土压缩特性试验研究

在既有建筑采用复合桩基加固的过程中,桩身深度范围内地基土的应力路径较为复杂,土的压缩性指标发生了较大变化,采用初始勘察报告提供的压缩性指标已不能满足加固设计要求,应进行补充勘察和模拟试验。设计模拟固结试验来模拟既有建筑建造、加固、沉降稳定的过程,并以标准固结试验为对照。试验结果表明,土样的回弹再压缩模量为标准固结试验压缩模量的2倍左右、压缩模量Es1-2的3倍左右;该结论应用于工程实例,计算结果和实际较为吻合;宜采用回弹再压缩模量计算桩身深度范围内地基土的工后沉降,从而为加固设计提供变形计算参数。

长短刚性桩复合地基桩、土承载性状与厚径比相关关系试验研究

通过室内模型试验,实测得到了在等厚径比条件下,长短刚性桩复合地基长桩、短桩、桩间土的承载力发挥系数,得到了长桩、短桩、桩间土承载性状与厚径比的相关关系,长短刚性桩复合地基采用等厚径比,使长桩、短桩和桩间土承载力都得到充分发挥是很困难的,且短桩承载力发挥较长桩更为充分。在等厚径比试验结果基础上,对长短刚性桩复合地基变厚径比设计进行了研究探讨,认为长短刚性桩复合地基宜采用变厚径比设计,降低长桩厚径比、提高短桩厚径比,让长桩厚径比小于短桩。变厚径比设计可采用等褥垫厚度变桩径(长桩桩径取大值)或等桩径变褥垫厚度(长桩选用较薄褥垫)来实现。

土石混合体压缩性的三维颗粒力学研究

土石混合体是由作为骨料的砾石或卵石与作为填充料的黏土或砂土组成的特殊工程地质材料,无论天然形成或人工合成,其力学特性与均质土体或岩体相比均有较大差异。以昆明新机场高填方中大量采用土石混合体填料为工程背景,在三维颗粒流程序中对特定的土石混合体试样的侧限压缩试验进行数值模拟,比较了不同级配条件下土石混合体模型的微观结构及基本力学物理性能。通过比较侧限压缩模量和压缩后孔隙率,研究了含石率对土石混合体骨架效应等结构性的影响,并提出了工程中建议采用的土石比例区间,在颗粒流方法用于实际工程方面进行了有益的探索。

刚性桩复合地基侧向土压力试验研究

通过室内模型试验，实测得到试验条件下，天然地基和刚性桩复合地基作用在不允许有位移的刚性挡土墙上的侧向土压力；通过与天然地基对比分析，获得了刚性桩复合地基的侧向土压力特性及分布规律。结果表明，刚性桩复合地基中桩的参与（包括桩的荷载深层传递作用、桩负摩擦区的影响和桩体对桩间土水平附加应力的“遮拦”作用等）使复合地基侧向土压力大小和分布规律明显区别于天然地基；在给定荷载水平下，刚性桩复合地基的侧向土压力值低于天然地基，侧向土压力影响范围较天然地基作用位置更深；在试验条件下，刚性挡土墙距离建筑物0．35～1．4 m范围内，当荷载水平达到地基承载力特征值时，刚性桩复合地基作用在刚性挡土墙上的总土压力和附加土压力约为天然地基的43．3％-80．1％和15．9％-59．8％。

夯实水泥土桩复合地基有效桩长与桩身强度关系试验研究

通过室内模型试验,实测得到水泥土材料的破坏形式、夯实水泥土桩复合地基桩土荷载分担比、桩土应力比、桩间土深层变形等承载及变形性状。给出了文中试验条件下,给定桩身强度的夯实水泥土桩复合地基的有效桩长或有效复合土层厚度,认为设计夯实水泥土桩复合地基时,应考虑桩身强度对承载力的影响桩体,设计应以桩身强度控制,使由桩身强度确定的单桩承载力大于(或等于)由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。

长群桩基础承载力性状的大比例尺模型试验研究

目前有关长桩基础承载性状的研究大都为工程静载试验的基桩,有关长群桩基础的承载性状的机制研究较少,亟需深入研究。通过大比例尺长群桩基础模型试验,对竖向荷载作用下的长群桩基础的承载力性状进行了深入研究,给出了基桩桩身轴力、侧阻力和承台底土压力的承载性状随群桩沉降发展的相关结果,深入分析了长群桩基础的承载力性状机理。该成果可为长群桩基础沉降性状的进一步研究提供依据。

隧道下穿施工诱发框架结构建筑物变形规律研究

隧道下穿既有高大建筑物越来越多的出现在城市地铁建设中,有必要对建筑物受地铁隧道下穿影响发生变形的规律进行研究。采用FLAC3D软件,考虑建筑物–土体–隧道共同作用,模拟了双线暗挖隧道先后穿越独立基础框架结构建筑物的工况。模拟结果表明框架结构的存在对隧道开挖引发的沉降位移曲线形状有明显影响,沉降槽深度明显减小,宽度有所增加。在垂直于隧道方向,上部结构的存在减小了柱间沉降差,使框架结构柱间基础沉降趋于平缓。最终柱间沉降差较大值出现在沉降槽曲线拐点两侧框架柱间。在平行于隧道方向,建筑物柱间沉降差与隧道掌子面位置密切相关,掌子面位置前后两柱间沉降差较大。隧道通过后,该方向上最终柱间沉降差将很小。

深埋纯地下建筑不同抗拔桩型承载性状试验研究

通过对某沿海城市500 kV深埋地下变电站不同抗拔桩型的现场试验研究,对扩底抗拔桩和桩侧压浆等截面抗拔桩两种不同抗拔桩型的承载力性状进行了分析,研究了两种不同桩型的荷载传递规律和承载力提高机理。本文认为,对于含砂丰富地层且单桩承载力要求较高的长桩,宜优先选用压浆桩,而且在技术经济条件相当的情况下,选择桩侧压浆方案可以节省工期;对于以软土或黏土为主的地层或桩长较短的情况,扩底桩则比压浆桩更具优势。

柱下筏板基础冲切承载力的试验研究

通过大比例室内模型试验,对天然地基土上两块完全相同的筏板分别进行了单独加荷和同步加荷破坏试验,对表现出来的冲切性状进行了研究,得出了集中柱荷载作用下角柱、边柱下筏板冲切破坏实测承载力值,并与规范计算值做了对比。试验表明,类似试验条件下的筏板破坏,验算时的控制截面是冲切破坏截面。增加上部结构刚度和基础刚度及减少筏板差异沉降可使筏板冲切破坏荷载大大提高,从而提高筏板冲切设计安全度。

大底盘框架—核心筒结构筏板基础荷载传递特征的试验研究

通过两台1∶6大比例室内模型试验,对单体高层框架—核心筒结构和带1跨2层裙房的大底盘高层框架—核心筒结构在正常工作状态下荷载传递规律进行研究。试验结果表明,大底盘模型地基反力曲线呈"盆形"分布,单体模型地基反力则呈"鞍形"分布。相同上部荷载作用条件下,大底盘模型主楼中部地基反力值与单体模型中部地基反力值基本相等。地基反力由中部核心筒逐渐向主楼和裙楼的边柱、角柱传递,横轴方向柱下地基反力增速最快。正常工作状态下,大底盘模型裙房下地基反力平均值约为核心筒下地基反力平均值的1/2。

框筒结构体系下变桩长CFG桩复合地基基底反力及变形特性试验研究

通过框筒结构体系下变桩长CFG桩复合地基模型试验,实测得到了其基底反力及变形特征并进行了分析,得出了以下结论:(1)采用长桩强化核心筒区、短桩相对弱化外框架柱区,核心筒与外框柱中间区域采用中等长度桩,在使用荷载水平下,基础中轴线纵向挠曲为0.25‰,基础对角线纵向挠曲为0.21‰。(2)在使用荷载水平下,核心筒区桩顶应力明显高于外框架柱区,核心筒区桩顶应力相对均匀,角桩最大,边中桩次之,中心桩最小;核心筒区桩间土应力与外框架柱区相差不大,整体上桩间土应力分布较为均匀,3个分区的桩间土承载力均可充分发挥。(3)在使用荷载水平下,核心筒区基底反力最高,分布较为均匀,呈线性分布;核心筒区至外框柱区基底反力逐步衰减;外框柱区域基底反力最低,分布较为均匀,基本呈线性分布;基底反力总体上呈盆形分布,基底反力分布与复合模量相关性明显,大致成线性关系。

扩展基础冲剪破坏特征试验研究

通过10个基础模型试验,研究了钢筋混凝土扩展基础的冲剪破坏特征和破坏规律。试验结果表明,当基础宽度大于柱宽加两倍基础有效高度时,将发生冲切破坏;当基础宽度小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,若基础底板只配置抗弯钢筋时,基础将发生剪切破坏;当基础板按梁式配筋时,基础将发生弯曲破坏,在基础尺寸、底面纵筋相同时,柱下条形基础按基础梁配筋与按板式配筋相比,基础的延性性能和承载力都将有较大提高。建议在柱下条形基础设计时按基础梁的形式进行配筋,以避免基础发生脆性的剪切破坏。

变刚度调平布桩模式下筏底地基土承载性状研究

针对桩基变刚度调平设计方法进行了现场大型模型试验和具体工程实测跟踪分析,测量了变刚度调平布桩模式下筏底地基土反力,对比模型试验和工程实测结果分析了不同荷载级别下桩土荷载传递特性和桩土荷载分担比规律。按变刚度调平原则进行设计的桩筏基础,主楼荷载向两侧裙房传递的范围约为裙房1.25跨左右,荷载扩散强度随裙房层数增多而增大。筏板边缘与中心点处土反力比值在1.89~1.23之间。相当于工作荷载时,筏板下地基土约分担总荷载的37.5%,并随荷载增大而提高。这说明变刚度调平设计将核心筒外围设计为复合桩基既合理又能有效地发挥桩和承台的承载作用,减小用桩量,还可最大限度减小差异沉降。