Construction Technology and Safety Risk Control Measures of Deep Foundation Pit Excavation

Deep foundation pit excavation is a basic and key step involved in modern building construction.In order to ensure the construction quality and safety of deep foundation pits,this paper takes a project as an example to analyze deep foundation pit excavation technology,including the nature of this construction project,the main technical measures in the construction of deep foundation pit,and the analysis of the safety risk prevention and control measures.The purpose of this analysis is to provide scientific reference for the construction quality and safety of deep foundation pits.

Deep Foundation Pit Excavations Adjacent to Disconnected Piled Rafts: A Review on Risk Control Practice

Foundation pit excavation engineering is an old subject full of decision making. Yet, it still deserves further research due to the associated high failure cost and the complexity of the geological conditions and/or the surrounding existing infrastructure around it. This article overviews the risk control practice of foundation pit excavation projects in close proximity to existing disconnected piled raft. More focus is given to geotechnical aspects. The review begins with achievements to ensure excavation performance requirements, and follows to discuss the complex soil structure interaction involved among the fundamental components: the retaining wall, mat, piles, cushion, and the soil. After bringing consensus points to practicing engineers and decision makers, it then suggests possible future research directions.

软土地区基坑前排倾斜双排桩支护现场试验及工作机理

基坑倾斜桩支护大幅提高了无支撑支护结构的适用深度,具有造价低、施工便捷、绿色低碳、变形控制好等特点,然而目前研究多集中在单排倾斜桩,对前排倾斜双排桩支护的试验、理论与应用的研究均较少。针对前排倾斜双排桩支护基坑开展了现场试验,同时采用有限元方法分别从前排斜桩、桩顶连梁及桩间土体作用3个方面深入探究了前排倾斜双排桩支护的工作机理,进一步分析了直斜桩长度和排距对前排倾斜双排桩支护结构受力变形性能的影响。结果表明,相比传统竖直双排桩,前排倾斜双排桩支护结构的支护性能显著提升,前排斜桩主要发挥“斜撑”作用,连梁主要起到将直斜桩及冠梁连接成一个空间刚架的作用,桩间土体能够提高桩土摩阻力,进而有效减小前排倾斜双排桩变形。研究成果有助于前排倾斜双排桩的推广和应用。

开挖顺序及内支撑早期刚度对软土基坑稳定性影响规律

深基坑开挖变形控制是软土基坑工程的难题,工程中常采用密集的混凝土内支撑来提高支撑刚度,然而实际工程中未能合理考虑软土深基坑的开挖顺序和混凝土内支撑早期刚度影响,往往导致基坑实际变形远大于设计值。结合珠三角水资源配置工程的软土深基坑,利用验证后的数值模拟方法研究了不同开挖顺序及混凝土内支撑早期刚度对基坑受力和变形特性的影响规律,得出了分层分区非对称开挖和对称开挖对地连墙水平位移和地表沉降的影响规律。结果表明:尽管非对称开挖会造成基坑两侧的地连墙位移和地表沉降差异,但是密集内支撑条件下非对称开挖比对称开挖对于基坑周围地表沉降和地连墙水平位移影响更小并能够大量节约工期;受混凝土内支撑早期刚度影响,施作内支撑后越早进入下一步开挖,地连墙水平位移和周围地表沉降越大;考虑内支撑早期刚度影响时基坑上部的内支撑轴力会增大,而下部的内支撑轴力会减小,早期刚度越小,这种趋势越明显;现场施工时难以实时动态监测混凝土的弹性模量,极易造成内支撑轴力的早期监测数据失真,甚至给工程带来错误决策。

基于Midas GTS的某近海深基坑开挖三维有限元数值模拟分析

为研究近海深基坑在桩锚支护体系下土体开挖变形规律,考虑水流渗透作用,运用Midas GTS对某深基坑开挖过程进行模拟,并结合已有资料进行分析。结果表明:该深基坑开挖后的第一步为最危险施工步,桩顶土体最大位移为13.97 mm,越往下开挖支护体系越完善,位移变化越小,实际监测最大位移值为15.36 mm;整个等效地连墙在钢腰梁与锚索位置处向基坑内部变形收缩程度最大,为6.6 mm,符合实际变形规律。Midas GTS能有针对性地指导现实施工阶段,可为基坑监测布置设置点提供参考价值。

软土地层临近地铁基坑施工影响控制研究

随着城市地铁沿线地下空间的持续开发,基坑施工对临近地铁变形影响控制越来越受到关注。以上海某邻近地铁的基坑工程为例,通过实测分析和数值计算的方法研究了基坑开挖和拆撑对临近隧道变形的影响,并对伺服系统控制临近隧道变形进行定量分析。结果表明:覆存于软土地层中的隧道对临近施工扰动非常敏感,尽管大区基坑与隧道间距超过2.5倍开挖深度,隧道变形仍超过了监护要求的控制值;大区地下结构施工时拆撑对隧道收敛变形影响超过开挖影响的50%;应力伺服支撑系统对控制临近隧道变形比较有效,适当的“负位移”可以对隧道变形产生有利效果。

基坑开挖对在建道路的影响及加固措施

目的 分析基坑开挖对围护结构和在建道路的影响,探究保证基坑和道路结构稳定的加固措施。方法 以杭州市某基坑与在建道路交叉施工为工程背景,进行三维有限元建模,对基坑开挖和道路振动施工全过程进行模拟。结果 在道路振动施工作用下,基坑围护结构最大水平位移为5.26 mm;基坑开挖完成后,基坑围护结构的水平变形和道路的竖向变形均较大,须采用加固措施控制围护结构和道路的变形。结论 在基坑全部卸荷后,采用斜撑和增加支撑预应力综合加固措施与未采用加固措施相比,CX20监测点的最大水平位移和道路最大沉降分别减小了28.97%和35.34%,变形控制效果显著。

天津地铁某车站基坑开挖前降水试验研究

为了验证基坑围护结构的隔水能力,预判降水施工对周边环境的影响,通过天津地铁某车站基坑开挖之前的降水试验,明确造成潜水层和第一承压水层水位下降的主要原因;对该车站基坑地下连续墙水平位移、地表沉降、附近建筑物沉降情况进行了分析,认为提高地下连续墙施工质量和避免一次性降水深度过大能有效控制降水对周边环境的影响。

基坑开挖卸荷对下卧隧道压力拱的影响研究

城市地下空间的开发与利用日益增多,运营的城市隧道周边不可避免地需要开挖,而隧道上方基坑的开挖卸荷对既有隧道压力拱的形成存在较大影响。针对前人研究,总结了基坑开挖3种卸荷比模型,并依据压力拱内外边界判别方法,通过数值模拟研究了基坑开挖卸荷对下卧隧道压力拱形成的影响作用。结果表明:隧道拱顶岩土体受到上方基坑两侧岩土体侧压力的综合作用,相较于一维卸荷比N 1,二维卸荷比N 2与压力拱边界的相关性更为显著。基于基坑开挖对下卧隧道压力拱形成的影响分析,提出了基坑开挖卸荷的工程影响分区,即一般影响区、次要影响区、显著影响区、强烈影响区;基坑开挖宽度L不大于D且基坑开挖深度h小于0.15H时,视为一般影响区;基坑开挖宽度L不大于D且基坑开挖深度h介于0.15H与0.225H之间时,视为显著影响区;基坑开挖宽度L大于D且其二维卸荷比N 2小于0.33时,视为次要影响区;基坑开挖的二维卸荷比N 2不小于0.33时,视为强烈影响区。

基于离心机和数值模拟的深基坑开挖支护结构受力和变形研究

依据实际基坑开挖和支护结构工程特性进行模型概化,得出适合的离心模型试验方案,采用离心模型试验分析超深基坑开挖过程支护结构工程的受力和变形分布规律特征。同时建立三维有限元模型对圆形基坑开挖过程中支护结构的变形进行数值模拟,并将试验和数值计算结果进行对比分析。结果表明:支护结构水平位移模式为两头小,中间大的“涨肚型变形”;并且随着基坑深度的加深,地下连续墙水平位移最大值点逐渐下移;地表沉降呈凹槽形沉降形式,随着开挖的进行,沉降槽底部向着远离基坑的方向发展;地连墙背后土压力变化值呈非线性,开挖初期,土压力沿深度变化很小,但随着开挖的进行,土压力变化量逐渐增大;数值分析与离心模型试验的开挖支护结构变形特征结果较相近。研究成果可为基坑开挖设计切实有效的支护结构提供科学依据。

基于非极限土压力的基坑开挖引起隧道变形的计算方法

由于基坑开挖引起邻近隧道变形,继而影响地铁在隧道中的安全运行,因此如何准确预测邻近隧道变形是个值得研究的问题。根据非极限土压力计算方法,计算基坑开挖卸荷坑壁上的土压力,利用Mindlin求解公式,获得基坑开挖阶段旁侧隧道上的附加荷载,将隧道结构看作Winkler地基梁上的Euler梁,建立弹性地基梁微分方程,给出隧道水平位移变形的解析方法。基于该方法分析了基坑开挖引起邻近隧道的水平位移。研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,隧道水平位移相应增加;考虑非极限土压力计算得到的隧道水平位移结果与实测值较为接近,误差总体保持在20%以内;相较于传统隧道水平位移求解方法,笔者方法更加符合实际。

盖挖法地铁基坑施工对围护结构及其与立柱差异沉降影响

本文依托武汉地铁12号线中一路站基坑工程,采用Plaxis3D有限元软件建立数值模型,研究不同施工阶段地连墙水平位移、地表沉降和地连墙与立柱差异沉降的影响及变化规律;与明挖法相比,采用主体结构多次分段浇筑并架设内支撑方法对原方案进行优化分析。结果表明:随着基坑的开挖,地连墙水平位移和地表沉降逐渐增大,而地连墙与立柱的差异沉降呈现波动变化;与明挖法进行对比,盖挖法可有效控制基坑变形和降低对周边环境的影响;随着分段浇筑的层数和支撑道数的增加,基坑变形有减小的趋势,地连墙与立柱的差异沉降依旧呈现波动变化,当每个楼板间分3层浇筑且中间架设两道撑时,地连墙最大水平位移可减少22.47%左右,最大地表沉降可减少19.01%左右,本文得到的结论可为类似工程的设计和施工提供参考。

基坑开挖引起下穿交叉隧道变形效应分析

以某地铁站换乘大厅工程为例,利用FLAC 3D数值模拟软件,分析总结了上跨深大基坑开挖对不同空间距离和分布形式的下穿立体交叉隧道的变形影响规律,并结合现场监测数据与数值模拟结果进行相互验证,结果表明:(1)基坑开挖卸荷对下穿隧道结构变形的影响主要表现为竖向位移,其变形量与基坑的空间位置和基坑岩土体开挖卸荷量密切相关;(2)1号线左、右线隧道全施工周期监测数据与数值模拟结果吻合较好,验证了数值计算方法对施工活动影响判断的准确性;(3)多种应力状态耦合的叠落隧道竖向位移受叠加效应影响显著,最大竖向位移位于影响因素较多的区域,最大竖向位移值为34.84 mm;(4)埋深较浅隧道对施工扰动比深埋隧道更加敏感,不同位置处的变形离散性更强,变形具有一定的整体性和协同性。

基坑开挖对管桩竖向承载性状影响研究

针对基坑开挖引起管桩挤土效应的弱化,以及挤土效应弱化对管桩承载性质影响问题,开展了室内模型试验,并通过对模型试验进行数值建模,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,从桩长、桩间距、桩侧摩阻力系数对开挖卸荷影响下管桩基础承载性状的影响展开研究。结果表明:开挖卸荷对管桩承载特性造成较大影响,极限承载力对应桩顶沉降量提高54.5%;数值计算发现,卸载前后极限荷载所对应最大沉降差率为9.52%,满足工程精度要求,验证了所提数值模型的可靠性;数值计算结果表明,随桩长提高,最大桩身轴力位置不断上升,而中性点位置却不断下降;桩间距越小,开挖卸荷对桩身轴力影响越大,而对负摩阻力影响越小;摩阻力系数为0.3时,摩阻力系数对桩身轴力及桩侧摩阻力发挥敏感度最高。

基坑开挖卸荷对侧方隧道的影响研究——以南京市某地铁车站基坑开挖为例

为研究基坑土体开挖卸荷对围护结构、墙后土体变形以及隧道的影响,针对南京地区地铁车站基坑开挖对侧方既有隧道的影响进行研究,借助有限元软件ABAQUS建立二维隧道-基坑数值模型,重点对隧道水平和竖向位移、隧道结构应力、支护桩水平位移以及基坑周边地表沉降进行分析。研究表明,由于拱顶处混凝土厚度较薄,抵抗变形能力较差,水平位移最大值出现在南侧隧道拱顶位置,基坑开挖过程中,第二和第三层土体开挖对隧道竖向位移影响最大;隧道结构的拉应力整体上随基坑开挖的进展呈现逐渐增加的趋势,第二层土体开挖对隧道结构的拉应力和压应力影响最大;隧道的存在会在一定程度上提高周围土体的刚度,使得土体变形减小,支护桩水平位移曲线呈现“两端小,中间大”,受隧道的“遮挡效应”影响,近隧道水平位移小于远隧道侧;基坑开挖过程中地表沉降变形形态呈“凹槽型”,隧道结构的存在能有效控制近隧道侧地表变形。

长春市某深基坑桩锚支护数值模拟分析

桩锚支护在深基坑工程开挖过程中具有较好的支护效果,使用有限差分软件FLAC3D6.0对深基坑进行各个工况的模拟具有重大意义。本文以长春某深基坑工程为研究对象,使用FLAC3D6.0有限差分软件进行三维建模,模拟基坑开挖过程中产生的地表水平位移、竖直沉降、坑底隆起以及围护结构的位移等,并做出总结。结果表明,围护结构在各工况下的水平位移随着距基坑边缘距离变大而逐渐减小;基坑水平位移最大值一般出现在基坑中间;坑底隆起值的变化与围护结构水平位移呈正相关;模拟值与实测值的变化规律基本相同,验证了本次模型的准确性。

相邻深基坑开挖相互影响及变形控制研究

以北京城市副中心站综合交通枢纽项目大铁深基坑和02B区深基坑分期开挖为研究对象,采用有限元软件建立了局部精细化模型,对相邻深基坑开挖的变形特性和影响因素进行了研究,并提出了深基坑变形控制措施。研究结果表明,在相邻深基坑近接施工过程中,先开挖的深基坑呈向后开挖深基坑方向移动的趋势,而坑间土地表沉降变形从凹槽形变为双峰形;根据拟合出的变形曲线斜率,可以将相邻深基坑近接施工影响分区划分为:d<2h为强影响区,2h≤d<4h为次影响区,4h≤d<6h为弱影响区,d≥6h为无影响区;为了确保深基坑群施工的整体稳定性,最优开挖顺序是同步开挖,如需分步开挖应优先开挖支护结构刚度较大、支护力度较强的深基坑;该工程可通过及时在逆作区架设上斜撑来实现变形控制的目的。

基坑开挖引起地表沉降的计算方法

通过分析基坑开挖引起地表沉降的主要原因,梳理了地表沉降的影响因素,进而对不同工况下地表沉降的形态进行深入分析。对于地表沉降的计算方法,研究了Peck曲线法、地层损失法、数值模拟法以及监控量测法的应用特点及适用条件,最后以南京某地铁基坑工程为例对基坑开挖引起的地表沉降进行计算分析。

深基坑施工安全技术措施

本文主要阐述深基坑施工安全技术措施。首先分析深基坑施工安全技术措施的重要性,其次从深基坑施工前安全准备工作、基坑降排水、土方开挖、喷射混凝土及土钉施工、基坑防护、基坑监测等方面深入探讨加强深基坑施工安全的技术措施。本文旨在对深基坑施工安全措施进行分析,进一步提升深基坑施工安全技术水平,保障深基坑施工顺利进行。

常州城区承压水影响下基坑抗突涌稳定性判定

以常州地铁2号线青枫公园站深基坑工程为例,通过有限元软件建立承压水条件下基坑开挖计算模型。利用数值模拟方法研究承压水条件下基坑稳定性及周围环境变形影响,将数值计算结果与基坑抗突涌理论判定计算结果进行对比得到合理的基坑抗突涌隔水层临界厚度值。结果表明:传统的基坑抗突涌压力平衡判别法计算得到的隔水层临界厚度值偏大,而基于强度破坏的数值模拟判别法得到的隔水层临界厚度值偏小,基于变形控制的基坑突涌数值模拟判别标准得到的隔水层临界厚度值较合理。