基坑的尺寸效应及考虑开挖宽度的抗隆起稳定安全系数计算方法

相比于宽基坑,狭窄基坑具有更好的稳定性和更小的变形,表现出明显的尺寸效应,相同挖深时窄基坑围护结构的入土深度可适当减小。目前设计采用的基坑稳定性分析方法基本上都没有考虑开挖宽度对安全系数的影响,导致狭窄基坑设计偏于保守。为保证窄基坑滑裂面也能够形成,通过移动滑动圆弧圆心方法,使滑裂圆弧通过围护墙底和基坑底与对侧围护墙的交点,以该滑裂面计算的抗隆起稳定安全系数K_s值可以考虑基坑宽度的影响。基于该理念,根据宽窄不同,把基坑分为不同种类,分别对应不同的K_s值计算方法。该方法可以在基坑足够宽时过渡到现有规范方法,保证与既有规范的统一,在狭窄基坑时,K_s→+∞。计算分析表明,在基坑设计时忽视尺寸效应,片面强调插入比是不科学的。由于仍然采用传统的抗隆起稳定安全系数的滑裂面形式,计算方法没有过大变化,适合在基坑设计和施工中推广应用,文中方法为狭窄基坑减小围护插入深度提供了理论依据。

考虑开挖宽度效应的基坑受力变形分析

随着城市地下空间开发的规模化和综合化,基坑的尺寸、形状也多种多样。该文依托金琴快线某实际基坑工程,对桩水平位移、桩轴力、桩弯矩、横向支撑轴力、地表水平位移、地表竖向位移和坑底竖向位移等随基坑宽度的变化规律进行数值分析。结果表明:桩最大水平位移随基坑宽度增加逐渐增加,桩顶水平位移随基坑宽度增加逐渐减小。桩最大负轴力绝对值总体上随基坑宽度增加逐渐增加,并趋于平稳。基坑宽度越大,桩弯矩绝对值也越大。随基坑宽度增加,横向支撑轴力先快速增加、再逐渐趋于平稳并保持恒定。随基坑宽度增加,地表最大正水平位移逐渐增加并趋于平稳,地表最大沉降逐渐增加;坑底竖向位移先增加再减小,整体形状也逐渐由单峰向双峰转变。坑底最大正竖向位移先增加、再减小,并在基坑宽度为10.0 m时达到最大值(227 mm)。

考虑开挖宽度效应的基坑受力变形分析

随着城市地下空间开发的规模化和综合化,基坑的尺寸、形状也多种多样。本文依托金琴快线某实际基坑工程,对桩水平位移、桩轴力、桩弯矩、横向支撑轴力、地表水平位移、地表竖向位移和坑底竖向位移等随基坑宽度的变化规律进行数值分析。结果表明:桩最大水平位移随基坑宽度增加逐渐增加,桩顶水平位移随基坑宽度增加逐渐减小。桩最大负轴力绝对值总体上随基坑宽度增加逐渐增加,并趋于平稳。基坑宽度越大,桩弯矩绝对值也越大。随基坑宽度增加,横向支撑轴力先快速增加、再逐渐趋于平稳并保持恒定。随基坑宽度增加,地表最大正水平位移逐渐增加并趋于平稳,地表最大沉降逐渐增加;坑底竖向位移先增加、再减小,整体形状也逐渐由单峰向双峰转变。坑底最大正竖向位移先增加、再减小,并在基坑宽度为100m时达到最大值,约为227mm。本文揭示考虑宽度效应的基坑受力变形变化规律,为软土区基坑工程的设计施工提供一定的参考。

重力式码头换填基槽开挖底宽优化设计探讨

随着我国港口事业的快速发展,天然良港的港址越来越少,而重力式码头由于其自身的优越性,在可能的情况下,通常都优先考虑,因此近年来出现一批深基床、大开挖的码头,而规范仅明确深基槽可以采用换填的方式处理,并未明确换填基槽开挖的底宽。论文根据工程实例,对如何设计换填基槽开挖底宽进行了分析。

公路隧道开挖参数解析

根据围岩压力理论分析了公路隧道开挖的几个重要参数,包括开挖高度、开挖宽度及循环进尺。总结出了合理的循环进尺及开挖扁平率,并阐明开挖方式及开挖循环进尺的合理选择。

上海中心大厦裙房深大基坑工程围护墙变形分析

上海中心大厦的深大基坑工程采用主楼顺作、裙房逆作的总体施工方案。针对裙房基坑四周中间部位的围护墙变形特点,采用简化的二维计算模型,结合实测数据对其进行分析;讨论主楼区与裙房区之间的临时隔断圆形地墙的简化方式和是否考虑地下水的作用对计算结果的影响,并分析基坑开挖宽度及临近基坑北侧的金茂大厦地墙对基坑变形的影响。结果表明:在不考虑圆形地墙受偏载作用时,计算中可将圆形地墙按水平位移约束简化处理;土体采用修正剑桥黏土本构模型,土体计算参数宜采用有效应力指标,并同时考虑地下水位的作用;墙体变形随基坑开挖宽度增大而增大,但最终趋于收敛。测点的变形计算值与实测值结果比较吻合,而在施工场地进出口位置和两地墙距离很近位置(图1的测点P04)的实测值和计算值相差较大;分析表明,车辆动载及圆形地墙在偏载作用下的抗侧刚度弱化明显增大围护墙体变形;而临近基坑外侧金茂大厦的地墙存在,却在一定程度上减小墙体变形。

世博轴深大基坑逆作法施工变形控制研究

以上海世博会世博轴及地下综合体工程1标段逆作法施工深大基坑为背景,通过离心模型试验对比研究了3种不同的预留土台纵向开挖宽度及有无斜抛撑情况下连续墙的变形规律;在此基础上,结合"时空效应"理论进行了数值计算分析,研究了斜抛撑对围护结构变形的控制作用。结果表明:在深大基坑逆作法施工中,中板预留土台纵向开挖宽度对连续墙的变形影响较大;底板预留土台纵向开挖宽度对连续墙的变形影响较小,原因在于开挖底部预留土台时中板和斜抛撑有效地控制了连续墙的变形。根据本基坑的环境保护等级,建议在基坑东侧设置斜抛撑,而在基坑西侧可不设置斜抛撑。

对基坑抗隆起稳定安全系数的改进

基坑的平面形状、尺寸以及围护结构的入土深度都会影响基坑的抗隆起稳定性,但现行规范推荐的抗隆起稳定安全系数算法均不能反映这些因素的综合影响。为解决这一问题,区分不同情况,对基坑底隆起破坏可能的模式做了必要的分类,分别给出了不同破坏模式情况下抗隆起稳定安全系数的计算方法。基于此方法,基坑围护结构的强度、刚度和入土深度都会影响基坑的抗隆起稳定性。计算分析表明,无论是对于排水情况还是不排水情况,狭窄基坑都具有更好的稳定性,而围护结构的入土深度可提高基坑的稳定性。改造后的基坑安全系数使传统算法可以考虑更多因素,为狭窄基坑缩小围护结构入土深度提供了一个理论手段。

考虑支撑作用的基坑抗隆起稳定安全系数计算方法

圆弧滑动法是国内规范计算基坑抗隆起稳定安全系数的主要方法之一。传统方法假设了滑动圆弧的圆心位置,最常用的位置是最下道支撑与围护墙的交点,这相当于假定支撑体系不会破坏,计算结果显然是偏于不安全的。给出一个计算模型,该模型不固定滑弧圆心位置,把通过试算得到的安全系数最小值作为最终的抗隆起稳定安全系数。同时,给出了考虑基坑宽度影响的算法。算例分析表明:针对传统地铁基坑,滑弧圆心可能位于最下道或以上各道支撑处,支撑体系的稳定性对安全系数有明显影响;当支撑极限轴力增大至临界值时可过渡为传统算法。进一步的分析表明,滑弧圆心最终位于基坑内一侧。所提方法是对传统圆弧滑动法的一个重要改进,适合在基坑设计和施工中推广应用。

上海管廊基坑圆弧滑动抗隆起稳定性计算探讨

管廊基坑开挖宽度与深度比值较小,为典型的狭长形基坑。上海市地方标准DG/TJ08-61—2018《基坑工程技术标准》在坑底土体圆弧滑动抗隆起稳定性验算时,无法考虑基坑宽度的影响,未利用狭长形基坑的空间效应,从而造成较大的浪费。针对管廊基坑的特点,将其分为普通基坑、狭长形基坑和极狭长形基坑3类,同时基于上海标准中的计算公式,考虑基坑开挖宽度的连续变化,推导出适用不同宽度基坑的圆弧滑动稳定性验算公式,并探讨基坑开挖宽度对圆弧滑动稳定性系数的影响规律,可为工程设计提供参考。

明挖隧道深基坑变形影响因素研究

通过有限元分析软件对基坑进行模拟,以数值分析的方式研究了围护桩参数与基坑变形的关系、基坑开挖宽度的影响,为基坑设计施工提供理论支持。结果表明,桩径、桩间距以及嵌固深度对基坑变形所起到影响存在“边际效应”,嵌固深度在10m以上时所起到的作用较小。具体设计施工时,应结合现场条件综合对比之下进行确定最为合理的参数,可通过降低桩体刚度或嵌固深度方式对窄基坑进行优化。

窄基坑围护墙插入深度优化解析及离心试验研究

与宽基坑相比,窄基坑由于基坑开挖宽度小,围护墙的稳定性有很大的提高。对纵向长度长达数公里的窄基坑工程,在满足稳定的前提下,如果围护墙的插入深度可以得到优化,其经济效益将是巨大的。以福建省某城区电缆隧道的窄基坑工程为依托,开展窄基坑围护墙插入深度优化的研究。首先,采用解析的方法对比了不同开挖宽度条件下围护墙的受力及变形特征。结果表明,开挖宽度减小时,作用在围护墙的水平附加荷载将大幅降低,同时墙体的内力和变形也大幅减小。基于此,提出适用于窄基坑的坑底土体抗隆起稳定性安全系数计算方法,改进规范提出的计算方法。计算结果表明,由改进的计算方法得到的安全系数大于规范方法算得的安全系数。若按照改进的计算方法进行设计,围护墙插入深度可减少25%。最后,基于离心物理模型试验对提出的理论进行验证。试验结果表明,对于窄基坑,规范提供的围护墙临界插入深度计算方法确实过于保守,在设计窄基坑时有必要对围护墙插入深度进行优化。研究成果可为窄基坑工程围护墙插入深度的优化设计提供理论依据。