深基坑标准段伺服钢支撑的应用及优化研究

正由于城市化的不断深入,基坑工程也向着更深更长的方向发展,传统的支护形式已经难以满足于对周边环境影响的苛刻要求,伺服钢支撑应运而生。本文依托杭州武林门地铁站,对支撑轴力及地连墙变形的实测数据进行分析并通过建立三维结构模型对基坑工程伺服钢支撑的架设方式和支撑组合形式展开研究。结果表明:普通预应力钢支撑无法满足基坑变形的要求;不同位置处的钢支撑对地连墙变形控制效果不同,距离变形最大处越近贡献越大,反之越小;钢支撑全部施加伺服系统控制效果最佳,隔一施加次之,仅一道施加最差;引入无量纲-建筑物倾斜率w,得出减小地连墙的变形是防止周边建筑物失稳破坏的关键;最后对基坑的支护结构进行优化,给出伺服轴力阀值,满足基坑的变形要求。

伺服钢支撑对围护结构的变形影响研究

本文依托某工程,通过数值模拟和理论分析,对伺服系统作用机理、变形控制效果展开研究和运用弹性薄板理论,通过引入支撑轴力修正系数,采用叠加法建立基于轴力控制的围护结构变形方程。结果表明:伺服钢支撑通过对支撑轴力进行主动控制,弥补钢支撑的压缩量,更有效地限制地连墙的变形;伺服轴力越大,围护结构的变形越小;全部施加伺服轴力,围护结构的变形控制效果越好;利用薄板理论计算地连墙水平位移,其计算结果与计算值在变化趋势上是一致的,证明了该方法的可靠性,并且计算开挖面及以下部分比开挖面以上部分更加吻合。

伺服钢支撑系统在深基坑施工变形控制中的应用效果研究

钢支撑轴力伺服系统作为新兴的支护体系,正在应用于对变形要求严格、周边建筑物及管线多的环境复杂深大基坑中。以杭州机场轨道3号风井深基坑为研究对象,开展现场监测,研究分析了钢支撑伺服系统对软土深基坑工程的变形控制效果。结果表明:采用伺服系统的钢支撑受力较为平稳,并没有发生较大波动,最终轴力在1 000 kN左右;对比常规钢支撑系统,采用伺服系统后的围护结构的变形控制效果显著;周围建筑物各监测点的位移均随着基坑开挖深度的增加不断在增大,但始终控制在预警范围之内,满足设计规范要求。伺服钢支撑系统的应用保证了周边建筑物及管线的安全。

伺服钢支撑系统“双控法”在邻近地铁隧道深基坑中的变形控制效果分析

目的:为控制新建基坑变形,减小基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,需探究轴力控制和位移控制双重控制方法(以下简称“双控法”)下伺服钢支撑系统对基坑及邻近地铁隧道的变形控制效果。方法:依托杭州某基坑工程建立了该基坑与邻近地铁线的数值模型,提出了“双控法”的伺服钢支撑系统轴力模拟方案和位移控制方案,设定了相应的计算步和监测工况。对6种伺服方案下的基坑沉降量及深层水平位移量进行了对比。对不同轴力控制值和单次位移变化量控制值下对基坑的变形影响进行了分析,进而得到本工程的伺服钢支撑系统体系的设置方案。基于此方案,对基坑土体深层水平位移、基坑地面沉降、邻近地铁右线隧道沉降的模拟值和实际监测值进行对比,以分析伺服钢支撑系统变形的控制效果。结果及结论:双层支撑伺服钢支撑系统比单层伺服钢支撑系统的变形控制效果更好。“双控法”控制指标中,轴力控制值的增加可使围护结构的最大水平位移量和地面沉降量明显减小,单次位移变化量控制值的改变对最终变形结果影响不大。“双控法”下的伺服钢支撑轴力系统能够有效控制基坑变形,保护邻近既有地铁隧道结构安全。

基坑伺服钢支撑分阶段轴力设计及效果分析

目的:在软土地区进行基坑开挖时,可采用伺服钢支撑系统减小基坑围护结构的变形以及对周边环境的影响,但目前对一道伺服支撑仅有一个初始设计值,无法指导开挖过程中支撑轴力的调整,因此需要针对开挖全过程提出相应的伺服支撑轴力设计值。方法:依托南京地铁9号线白云亭路站基坑工程,分别对伺服支撑设置情况不同的全伺服段,部分伺服段断面各开挖步下的伺服支撑轴力进行分阶段优化设计。结合有限元模型与遗传算法,通过有限元模型计算某组伺服支撑设计轴力下的围护结构变形,并通过遗传算法不断生成新的轴力设计值,直至围护结构变形等参数满足设计要求;据此得到不同开挖步下较优的伺服支撑轴力设计值,实现了伺服钢支撑轴力的动态设置。建立了伺服支撑基坑的三维有限元模型,验算优化设计方案下的伺服支撑的变形控制效果及对周边环境的影响。结果及结论:分阶段优化设计得到的伺服支撑轴力可以有效控制开挖过程中围护结构的变形及周边地面沉降。

伺服钢支撑在杭州软土基坑中的应用

随着城市发展的加快,地下空间的开发越来越受到重视,但基坑周边的环境也越来越复杂,对基坑的变形要求也更加严苛。现以杭州地铁区间风井基坑为例,通过分析伺服钢支撑下的侧向位移变形,得出伺服钢支撑下基坑侧向变形只有预应力钢支撑下基坑侧向变形的一半,且基坑的侧向变形与钢支撑的竖向布置方式有着密切的关系;同时,通过分析伺服钢支撑与普通支撑下地表沉降数据,证明了伺服钢支撑对控制周边环境有着良好的效果,可为杭州地区同类型基坑变形控制提供参考。

地铁车站深基坑伺服钢支撑轴力分布数值模拟及实测研究

近年来钢支撑伺服系统在软土地区基坑工程中得到了较为广泛的应用,然而对于伺服钢支撑的研究主要集中于理论研究,对于其在基坑工程中应用的实例研究较少。因此,依托南京地铁5号线虹桥站基坑工程,监测基坑支撑轴力,并运用有限元分析软件ABAQUS对基坑进行建模,对比分析支撑轴力的实测值与模拟值,得出以下结论:支撑轴力增幅在开挖下一层土体时最大,随着基坑开挖深度继续增加,支撑轴力后续增量较小,基本保持稳定,实测值和模拟值均反映出此规律;通过对同一断面不同道支撑最大轴力的对比可知,最大轴力的钢支撑相对位置约为基坑深度的60%;通过对普通钢支撑和伺服钢支撑的轴力对比发现,伺服钢支撑轴力大于普通钢支撑轴力,在实际工程中伺服钢支撑更有利于控制基坑轴力;钢支撑轴力模拟值基本都小于实测值。产生误差的原因主要是有限元建模在反映钢支撑伺服系统主动施加轴力的过程中存在误差,需要在日后研究中加以关注。

应用伺服钢支撑的邻近盾构隧道车站深基坑开挖实测分析

钢支撑轴力伺服系统作为新兴的支护体系,正逐步应用于邻近地铁隧道、周围环境复杂以及需要保护的深基坑。根据杭州某地铁超深基坑的现场监测数据,开展钢支撑轴力伺服系统对基坑开挖变形性状及邻近地铁隧道变形的控制研究。结果表明:钢支撑轴力伺服系统的应用可以使开挖阶段基坑围护结构最终位移减小率达到63%,并且在地下结构施工阶段时可以起到顶回围护结构的作用;邻近新建高楼产生的附加荷载对围护结构作用效果显著,在该条件下对钢支撑轴力伺服系统轴力调控的要求较高;普通基坑围护结构的最大水平位移对应的深度在开挖面附近,伺服钢支撑的应用会使这一深度有3~5 m左右的增加,导致其无法进行直接有效的控制;温度是伺服钢支撑轴力的最主要影响因素,每上升1℃支撑轴力会增大约20 kN;本基坑工程的开挖面位于隧道以下位置,隧道在基坑开挖阶段转向地下结构施工阶段的水平和竖向位移均有突变,总体呈现“水平拉伸,竖向收缩”的变形模式;根据文中实测数据及前人研究拟合得到伺服支撑控制下的隧道水平位移预测公式。

软土基坑伺服钢支撑轴力变化对相邻支撑轴力与围护结构变形的影响

基于软土基坑伺服钢支撑轴力加、卸载现场试验,研究伺服钢支撑轴力变化对相邻支撑轴力及开挖变形的影响。结果表明:沿水平方向及竖向,相邻钢支撑轴力均随着调整伺服钢支撑轴力的增大而减小,随着调整支撑的减小而增大,且成线性关系,水平方向上的影响范围为10 m左右;合理增大伺服钢支撑轴力可以有效地控制围护结构变形,但支撑轴力过大时,会使围护结构的侧移分布模式向“踢脚型”发展;在两道伺服钢支撑中间设置普通钢支撑,会使普通钢支撑轴力较小。

软土深基坑伺服钢支撑布置型式与施工工序优化分析

基于宁波轨道交通某车站基坑的现场实测数据,分析了伺服钢支撑与普通钢支撑的支撑效果。通过建模,对伺服支撑设计方案及施工工序对基坑变形的影响进行优化。结果表明:与普通钢支撑段相比,伺服钢支撑段地下连续墙的最大累计水平变形更小;将基坑施工工序调整为先开挖伺服钢支撑段后开挖普通钢支撑段,普通钢支撑段和伺服钢支撑段地下连续墙的最大累计水平变形平均值分别减小了2.36 mm和2.19 mm;在施工工序优化的基础上,将伺服钢支撑由原来的三、五道相隔布置分别调整为四、五道相邻布置和三、四道相邻布置后,地下连续墙的最大水平累计变形分别减小了2.92%、22.44%。

自动伺服钢支撑的轴力加载方式研究

随着以地铁为核心的商业圈建设,地下工程自动伺服钢支撑系统的应用很好地缓解了如何在建设中更好地保护营运中的地铁这一难题。结合工程实际,介绍了2种轴力加载方式及其在苏州中心广场和新光三越项目中的应用效果分析和比较。

伺服钢支撑对杭州软土地层地铁深基坑变形的影响研究

依托杭州地铁某深基坑工程,通过对轴力伺服系统及周边环境实测数据进行研究,分析轴力伺服系统在软土地区深基坑中控制基坑变形和保护周边环境的作用,解决复杂环境下软土地层地铁深基坑变形过大的技术难题。结果表明:钢支撑轴力伺服系统能较好地控制基坑变形和减小周边地表沉降,从而保证周边建筑物及管线的安全。

伺服钢支撑对旁侧既有盾构隧道的纠偏控制研究

近年来伺服系统的研究多集中在基坑的围护结构,但是对于旁侧既有盾构隧道影响的研究较少。文中建立了一种可以考虑基坑围护结构受力变形及基坑空间效应的侧壁加载模型,来计算隧道周围土体附加应力分布,采用盾构隧道剪切错台和刚体转动协同变形计算模型,研究了基坑旁侧既有盾构隧道的水平位移纠偏量,最后进行了算例分析和单因素影响研究。结果表明基坑旁侧既有盾构隧道纵向水平位移纠偏量在伺服钢支撑顶推作用下呈现正态分布;随着坑隧净距增加,旁侧既有盾构隧道的水平位移纠偏量减小;伺服系统顶推对旁侧埋深较浅的盾构隧道影响较大。

钢支撑伺服系统数值模拟计算方法研究

目的:为科学给定伺服钢支撑轴力设定值,提高伺服钢支撑的技术应用水平和结构变形控制效果,特提出合理的数值模拟计算方法。方法:以深圳地铁12号线和平站基坑工程为依托,根据钢支撑伺服系统实际工作原理,提出基于双控法(地下连续墙位移和支撑轴力双控)的钢支撑伺服系统数值模拟计算方法,并通过现场监测数据验证其实用性。结果及结论:通过钢支撑伺服系统模拟计算方法确定4道伺服钢支撑的轴力设定值分别为1500、1700、3200和3000 kN,与现场监测数据所反映的数值(1800、2000、3000和3200 kN)相差不大,这说明该方法具备足够的实用性;采用传统钢支撑无法实现轴力自动补偿,变形控制效果较差,较难满足地下连续墙的微变形控制要求;采用伺服钢支撑可满足地下连续墙变形控制要求(5 mm)、桥墩位移控制要求(2 mm)、钢支撑轴力安全要求(4400 kN)以及基底隆起控制要求(35 mm);对于变形控制要求较严格的基坑工程,可考虑将采用伺服钢支撑作为变形控制的有效方法。

钢支撑伺服系统在海域人工岛中明挖基坑施工中的应用

针对海域人工岛环境下基坑开挖时既有结构变形控制难度大的问题,结合深中(深圳—中山)通道东人工岛工程,基于现场监测数据对基坑变形规律以及钢支撑伺服系统的变形控制效果展开了研究。结果表明:围护结构水平变形随深度增加由向坑外变形逐渐过渡为向基坑内侧鼓肚式变形,采用钢支撑伺服系统可降低35.05%的水平位移,最大水平位移为开挖深度的0.06%~0.24%;支撑伺服系统的位移收敛作用较为明显,在下部伺服支撑轴力施加后可适当减小上部轴力以维持整体受力平衡;基坑中部软土开挖时卸荷效应更加明显,使既有桥墩产生的变形增量约占最大变形的65.52%,整个施工阶段其累计水平变形在-2.8~2.9 mm。

钢支撑伺服系统在软土基坑工程中的应用研究

软土地区基坑开挖时,对基坑变形控制要求较高,越来越多的基坑工程采用钢支撑伺服系统进行支护。为探究钢支撑伺服系统在基坑变形中的控制效果,文章基于软土地区某基坑工程,选取钢支撑伺服系统支护典型断面,依据现场监测数据分析深基坑围护结构的变形规律。监测数据分析结果表明:各道钢支撑轴力随开挖深度的增加而增大,基坑开挖期间支撑预加轴力维持在设计预加轴力附近,伺服段土体最大深层水平位移较普通段小36.6%。在软土地区,钢支撑伺服系统对基坑围护结构变形有较好的控制效果,针对围护结构变形要求较高的基坑,可以积极采用钢支撑伺服系统。

钢支撑自动伺服系统应用分析

目前,我国大部分的地铁车站位于市区,车站周边范围内大多存在高风险等级的建构筑物。在地铁车站的建设施工过程中,随着基坑开挖深度的增加,周围土体的压力往往会急剧上升,使围护结构产生位移和变形,进而影响周边建构筑物、管线以及地面的安全。为减少基坑围护结构的变形,依据采用钢支撑自动伺服系统的车站和采用普通支撑体系的地铁车站基坑围护结构的变形情况,横向对比钢支撑自动伺服系统的控载保压技术对围护结构的变形控制能力与普通钢支撑对维护结构变形控制的监控测量数据,证明采用钢支撑自动伺服系统方案能够较好地解决车站基坑施工导致的围护结构变形过大问题。相关研究成果可为类似工程提供参考。

伺服、普通钢支撑下基坑测斜对比分析研究

以上海市轨道交通某地铁车站为依托工程,在施工现场1^#基坑、5^#基坑分别应用伺服钢支撑体系、普通钢支撑体系,对2种钢支撑体系下的基坑变形发展规律进行了对比分析。研究结果表明:伺服钢支撑对基坑变形的控制能力明显好于普通钢支撑;使用先进的伺服钢支撑并不能消除基坑变形,但是可以通过调整轴力大小在一定范围内具有主动调控能力,甚至可以将基坑上部测斜位移指向坑外,其对基坑变形的控制形式更多、控制手段更灵活。

基于基坑变形控制的伺服钢支撑计算分析

长条形的轨道交通地下车站基坑大多采用钢支撑轴力伺服系统,但支撑不能动态调整钢支撑轴力。结合工程实际,提出了基于"变形控制"的伺服钢支撑轴力主动调控设计理念,采用地层结构有限元模型和荷载结构模型对同一开挖工况基坑进行主动伺服设计计算,并与传统无伺服支撑设计工况进行比较分析。该设计理念可供设计人员参考使用。

钢支撑伺服系统在富水软弱地层深基坑施工中的应用

苏州地铁5号线劳动路站在富水软弱地层中进行深基坑施工,车站三区支护采用了钢支撑伺服系统。根据现场监测数据分析了深基坑的变形规律和该伺服系统对基坑变形的控制效果。结果表明:基坑壁的侧向变形随着深度的增加由外扩逐渐变为内鼓,埋深小于等于22.5 m时基坑壁背离基坑变形,埋深大于22.5 m时基坑壁朝向基坑变形;有无钢支撑伺服系统条件下基坑壁侧向最大变形量分别为14.9、34.15 mm,伺服系统对变形的控制效果较好;随着基坑施工的进行,测斜管上不同标高处变形量整体呈增大趋势,每一次开挖都伴随着变形量的增大,每一次支护都能将变形稳定一段时间。研究成果可为地铁车站深基坑工程支护设计提供参考。