Research of deformation prediction method of soft soil deep foundation pit

In view of the characteristics of soft soil deep foundation pit for the construction and geotechnical characteristics of the special medium,it is difficult to calculate theoreti- cally accurately structural deformation of the foundation pit,so in the course of excavation on the construction of the information is particularly important.The analysis and compari- son of several popular non-linear forecasting methods,combined with the actual projects, set up a grey theoretical prediction model,time series forecasting model,improved neural network model to predict deformation of the foundation pit.The results show that the use of neural network to predict with high accuracy solution,it is the foundation deformation prediction effective way in underground works with good prospects.

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。

深基坑支护理念演进和设计方法改进剖析

基于我国30多年建设实践,分析现有深基坑支护临时性理念、与主体结构相结合理念实施的优点和不足,提出促进基坑支护工程高质量发展的永久化理念。结合济南某基坑工程,阐释三个理念的逐次提升和相应支护结构的计算内容,定义适应与主体结构相结合理念、永久化理念的结构岩土化、岩土结构化设计方法;重点分析土钉墙与抗浮锚杆相结合的复合土钉墙的设计,以及抗浮锚杆与外伸支撑、水平楼板永久支护结构中抗浮锚杆的力学性状与耐久性,分析了永久支护对于地下室外墙受力机制的影响,阐释深基坑支护理念演化方向和与之适应的设计改进内容。对于反思我国岩土与结构设计管理体制,促进基坑与基础设计理论和方法进步,推动“新发展理念”在基坑工程的实践具有导向价值。

成都膨胀土地区深基坑降雨稳定性分析与变形预测

成都膨胀土分布广泛,降雨是引发该地区深基坑工程事故的一个重要因素。基于工程实例的调研,分析了降雨入渗作用下排桩支护的成都膨胀土地区深基坑的典型变形失稳过程;总结了基坑常见破坏类型;基于工程实测数据,将基坑水平变形曲线概括为3种类型:陡变型、渐变型和稳定型。根据该地区深基的变形失稳的发展过程以及降雨初期3种不同类型实测水平变形曲线的发展规律,指出成都膨胀土地区深基坑工程的早期的风险防范可以以围护结构的水平变形为依据。基于小波分析、人工神经网络和Copula随机变量相关性分析方法,建立了考虑降雨影响的基坑水平变形预测模型,并对实际深基坑的变形进行了预测,基于预测的变形提前给出了风险预警。变形的预测结果与实测结果具有较好的一致性,初步证实了所提出变形预测模型的有效性。在采用相同的变形预警指标情况下,根据预测变形进行风险预警能够大幅提前预警时间,为优化处理方案提供依据。

盾构机始发井深基坑力学和变形特性离心模型试验研究

为探究盾构机始发井深基坑开挖过程中周边土体的应力、变形和土压力分布规律,通过对工程原型进行概化,在典型土层条件下,采用停机-开挖-支护的模拟方式开展了方形基坑和圆形基坑两种方案共2组离心模型试验,从地连墙的弯矩和其后土体的水平位移、基坑外侧土压力分布以及地表沉降等角度,对比分析了两种盾构机始发井深基坑开挖过程的工程特性。结果表明:地面沉降随基坑开挖深度增大逐渐增加,形成沉降槽状;地连墙土压力变化呈非线性,随着基坑开挖不断深入的,离地表较近处的土压力逐渐变大,而深处的土压力则逐渐减小;在第5步开挖时2组模型地下连续墙水平位移均达到最大值,圆形基坑是方形基坑的1.4倍,同时地连墙的弯矩也达到最大值,圆形基坑比方形基坑小320 kN·m。研究成果可为深埋隧道深基坑的优化设计和开挖提供指导。

深基坑斜直交替钢管桩复合土钉墙数值模拟分析

依托福建某医院的基坑工程实例,采用数值模拟方法,研究斜直交替钢管桩复合土钉墙支护结构的变形特征及其稳定性。结果表明:坡面水平位移最大变形出现在基坑“腰部”,设计时应适当加强此位置的变形控制;斜直交替钢管桩复合土钉墙支护体系安全可行,其较双排直立钢管桩复合土钉墙及单一土钉墙有更好的变形控制能力和更高的稳定性。

基于监测数据的广州软土基坑深层水平位移分析

软土基坑工程开挖会引起土体应力的重新分布,表现为地层的移动、地面沉降、围护结构变形等。以广东省广州市南沙区软黏土基坑为例,通过监测分析预应力管桩、灌注桩加1~2道扩大头预应力锚索支护形式的基坑水平变形特征,研究结果表明:软黏土地区地基中采用联合支护形式,土体变形主要发生在开挖面以上,沿围护桩深度呈中间大、两端小分布,最大水平位移靠近基坑开挖底。基坑开挖影响范围约为2.5倍基坑开挖深度,在2.5倍开挖深度以下,土体水平位移可忽略不计,开挖对深部土层的影响较小。实际上,基坑开挖是一个复杂的动态系统,深层土体位移随开挖过程不断变化。在施工过程中应加强监测,确保周围建筑物的安全。

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明:1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H~0.96H(H为基坑开挖深度)。6)桩-锚-撑组合支护体系能够较好地限制基坑变形,选择合理的支撑预应力是该类基坑设计的关键。

深厚软土深基坑被动区土体加固机制

周边环境复杂地区的软土深基坑对变形控制的要求极高,目前基坑支护主要遵循“强桩强撑”的设计思路,针对坑底以下存在深厚软土地层的情况,对基坑内侧被动区软土进行加固,能改善土体物理力学性能,有效约束基坑开挖变形。建立4种深厚软土地层基坑开挖模型,通过将离心模型试验的实际监测结果与Plaxis3D岩土有限元软件建立的等比例三维数值模型模拟结果相互验证,研究支护桩端在软土中的深基坑变形破坏模式和被动区加固效果。结果表明:在被动区软土未加固的情况下,支护桩端在软土中的基坑发生整体失稳破坏,支护桩进入硬土后的嵌固作用对基坑变形控制非常有利,在被动区设置裙边矩形加固,基坑变形显著减小;随着加固体深度、宽度的增加,基坑各项变形值均呈减小趋势,到一定值后变化不明显,加固深度、加固宽度的有效范围分别为0.4H~0.6H、0.6H~1.0H;加固体尺寸变化对地表沉降的影响最大,其次为支护桩水平位移、基底隆起。

某深厚软土层基坑双排桩位移影响因素分析

基坑支护结构变形过大会严重影响基坑和周边建筑物安全。探明影响基坑支护变形因素对基坑设计和施工安全具有重要指导意义。以某深厚软土船闸基坑工程为例,采用有限元软件建立三维模型模拟基坑开挖过程,研究土体参数、临边荷载、桩间土加固强度以及桩体刚度因素对支护结构变形的影响规律,运用灰色关联度理论分析各影响因素敏感程度。结果表明:当土体内摩擦角下降或临边荷载增加,桩顶水平位移增加明显;桩顶水平位移对各因素敏感程度依次为土体参数、临边荷载、桩间土加固强度和桩身刚度。在深厚软土基坑设计与施工中,应重视软土触变、流变问题,提高土体强度并减少支护桩外临边荷载,以保障基坑工程和周围建筑物安全。

软土地层45m级超深基坑工程实测变形性状分析

以上海软土地区某挖深45m级超深基坑工程为背景,分析了其实测变形特性。结果表明:地下连续墙的侧向位移随开挖深度的增大而逐渐变大,且变形空间效应显著;由于开挖深度大,地下连续墙的绝对侧向变形量也较大,但最大侧向位移平均值与开挖深度的比值仅为0.43%,与上海软土地区挖深小于30m的基坑变形统计平均值接近;地下连续墙及立柱受开挖卸荷影响,竖向位移表现为隆起,且在底板浇筑工况下隆起值趋于稳定,立柱的最大回弹达65mm;各道支撑轴力增量基本发生在紧邻下方土体开挖工况,且最大轴力值基本发生在第六、七、八道支撑中;基坑外地表沉降均呈“凹槽形”,随施工阶段的推移地表沉降逐步增加,且发生最大沉降的位置随之逐步向坑外发展,而无量纲化地表沉降仍处于上海软土地区统计的沉降包络线范围之内;此外,基坑周边管线、磁悬浮的变形均较小,表明基坑工程的安全可控。

土钉墙+桩锚式组合的深基坑支护技术研究

以石家庄市某深基坑项目为案例背景,通过研究土钉墙+预应力锚索组合的支护形式,将理论与施工现场实际相结合,同时对常见的施工质量问题进行分析并提出相应的解决措施,以期为相关工程提供参考经验。

深基坑工程不同施工阶段对其围护结构及临近在役铁路路基稳定性影响分析

为研究基坑工程不同施工阶段对基坑围护结构及临近在役铁路稳定性的影响,针对盐城市铁路综合客运枢纽能源中心深基坑工程,首先分析不同施工阶段对基坑围护结构变形量的影响;然后基于临近铁路路基沉降变形监测数据,分析各施工阶段对铁路路基稳定性的影响。研究结果表明:土方开挖过程中基坑圈梁水平和竖向位移、支撑轴力、格构柱竖向位移均呈逐步增大的变化规律,支撑施工及底板浇筑过程中基坑各结构的位移量及支撑轴力逐步减小;随着施工进程的不断推进,铁路路基的竖向位移逐渐增大,直至拆撑结束后逐渐趋于稳定。最后通过收集若干基坑开挖对临近铁路路基影响的工程实例,发现铁路路基最大沉降值S_(max)与mH_(e)/L_(t)(m为基坑靠近路堤一侧的宽度、L_(t)为基坑坑壁至路基坡脚线的水平净距、H_(e)为基坑开挖深度)存在良好的对数关系。

黄河软土地区深基坑阳角区域变形特性分析

以济南市济洛路穿黄隧道汽修厂站深基坑为例,通过监测手段对获取的地表沉降、地连墙深层水平位移和支撑轴力等数据展开分析,研究了黄河软土地区深基坑阳角区域的变形特性。研究结果表明:基坑标准段地表沉降变形规律呈三角形,最大值发生在距离基坑7 m处,阳角区域地表沉降变形规律呈汤勺形,最大值发生在距离基坑5 m处;基坑开挖地连墙深层水平位移阳角区域的偏移量比标准段偏移量大,最大偏移量为36.10 mm,且整体变化规律表现为“弯弓”形,其最大偏移点随开挖进度的变化逐渐下移,同时整体变形量也随开挖进度的变化在不断增加;首道支撑总体的受力变化形态呈下降趋势,且基本处于受拉状态,与对应的深层水平位移变形特征基本一致,其余3道钢支撑轴力呈波动上升趋势。

深基坑支护方案设计及开挖数值模拟分析

随着城市建筑地下室建设规模的扩大,对深基坑的开挖和支护的技术要求也越来越高。本文以某深基坑工程为例,建立了相应的数值模型。利用FLAC3D软件分析了基坑在连续开挖过程中的变形和稳定性。根据数值模拟的结果,预测了可能失去稳定性的薄弱位置。提出了一个土钉加固方案来保持基坑的稳定性,采用索结构单元来模拟土与土钉的相互作用。计算结果表明,最大的水平位移发生在基坑壁的中间部分,最小的水平位移发生在基坑壁的角落部分。土钉支护通过分散土体的内应力,显著减少了基坑的变形。通过对数值模拟结果和基坑变形监测数据的对比分析,验证了模拟结果的可靠性。提出的加固方案有利于保证广场基坑的安全,可为类似基坑工程的加固提供经验。

典型软土地层管廊基坑垫层换撑可行性研究

针对基坑传统换撑方法换撑工序复杂,对管廊结构施工延续性及施工效率影响较大的问题,基于典型软土地层,以广东中山某管廊深基坑工程为背景,提出了利用垫层换撑的新方法.首先,对基坑进行三维Abaqus数值模拟并与实测数据进行对比分析;然后,提出垫层换撑方法并进行数值模拟正交试验,探究采用垫层换撑方法在拆撑后不同因素对基坑围护结构变形影响情况;最后,通过现场试验验证管廊深基坑垫层换撑新方法的合理性和可行性,并将垫层换撑方法与传统换撑方法对于围护结构水平位移影响进行对比.研究结果表明:影响围护结构变形的3个主要因素为垫层改良区域(垫层梁)厚度、混凝土强度等级和纵向钢筋直径,其中垫层改良区域(垫层梁)的厚度极差最大,为影响围护结构变形最显著的因素;垫层换撑现场实验在拆除底部横撑后,围护结构最大水平位移平均实测值仅为21.79 mm,有效解决了软土区围护结构易变形过大的问题,验证了垫层换撑方法的适用性;在基坑地层及开挖条件相同情况下,采用垫层换撑方法围护结构最大水平位移约为传统方法的84%,相较于传统换撑方法能够更好地控制基坑变形.

滨海地区土岩复合地层城市轨道交通车站深大基坑施工稳定性分析

[目的]基坑开挖会引起周围地层和建(构)筑物产生变形,轻则影响施工进度,重则造成工程事故。为了保证城市轨道交通车站深大基坑的稳定性和安全性,需对基坑开挖过程中土层与围护结构的受力和变形特性进行研究。[方法]以青岛某地铁车站深大基坑为工程背景,结合土岩复合地层特性,采用数值模拟方法对深大基坑各施工工况下的变形及内力进行分析。结合现场数据,研究土岩复合地层下深大基坑开挖过程中地面沉降、围护桩位移及支撑轴力的变形规律。[结果及结论]数值模拟表明:未施工双轴高压旋喷桩时,端头井东墙、西墙及南墙均发生侧向位移,且侧向位移方向均朝向基坑内部,最大侧向位移为2.19 mm,发生在南墙中部;施工双轴高压旋喷桩时,基坑端头井一侧旋喷桩加固过程中,端头井侧墙变形量出现峰值,最大变形量为2.21 mm。未施工双轴高压旋喷桩时,地连墙内力变化峰值出现在其腰部,最大值为101 kN;施工双轴高压旋喷桩时,端头井旋喷桩加固地层侧的地连墙结构内力变化明显,其内力变化峰值出现在地连墙腰部,最大值为96 kN。由此可见,双轴高压旋喷桩对基坑各施工工况下的地连墙的内力有一定的减小作用,但对基坑变形影响不大。

管棚法支护在富水层沙土地质深基坑支护工程中的应用

结合某建筑工程,针对其存在突涌、流沙以及地下构筑物及周边建筑物变形较大的问题,采用管棚法对深基坑进行支护,主要围绕该技术的原理、施工要点、施工质量及安全控制措施进行探讨,并对施工经济效益进行分析,最终得出结论:管棚支护法具有经济、高效的优点,用在深基坑支护中可取得较好的社会效益和经济效益。

降雨条件下膨胀土地层基坑支护结构的变形分析

由于受到降雨等天气的影响,膨胀土地层基坑的支护结构在开挖过程中形成一定的膨胀土附加应力场作用,导致支护结构出现一定程度的变形,降低了基坑支护结构的安全性。文章以合肥地铁5号线四川路站基坑工程为研究背景,运用Midas GTS/NX有限元软件对基坑开挖过程进行数值模拟计算,得到加载水平膨胀力作用下的桩体变形和支撑内力数值计算结果,再将其与现场监测数据进行对比,发现两者变化基本吻合,基坑支护结构在膨胀力的作用下变形值有一定程度的增加,为以后同类型的基坑支护结构设计提供了一定的参考。

黄土基坑桩锚支护开挖变形分析

依托西安某湿陷性黄土场地桩锚支护的深基坑开挖工程,采用ABAQUS有限元软件,研究围护结构在不同开挖深度下的变形及周围土体的变形特征。结果表明:围护结构及周围土体的变形随开挖深度的增大而增大;矩形基坑存在明显的空间效应;长边方向上连续墙水平位移、竖向位移、墙后土体变形均大于短边方向。