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。

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。

深基坑桩-撑-土组合支护结构的受力特性与优化设计

依托某高层建筑深基坑工程,通过现场试验获得不同施工阶段组合支护结构及基坑关键部位的变形规律。基于土体硬化模型建立深基坑组合支护体系的三维数值模型,对基坑开挖施工进行全过程模拟,分析支护结构体系的桩身弯矩、桩身位移和土压力分布规律。针对反压土的顶宽、高度、坡度以及斜支撑的间距、直径等影响因素设计正交试验,对围护桩受力变形的影响参数进行敏感性分析,并提出优化建议。研究结果表明:围护桩最大位移与最大正弯矩随反压土顶宽、高度、斜支撑直径的增大而减小,随着反压土坡度、斜支撑间距的增大而增大。桩身变形影响因素敏感性从大至小依次为反压土坡高、顶宽、反压土坡度、斜支撑间距和斜支撑直径;对组合支护体系进行设计时,建议在确定土坡自稳角度的前提下,尽量增大反压土土坡高度。

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。

HUW组合钢板桩在软土地基深基坑工程中的 适应性分析

目的:本研究旨在分析HUW组合钢板桩在软土地基深基坑工程中的结构适应性,以期为相似地区深基坑工程提供理论支持。方法:基于某软土地区科技产业园深基坑工程,运用ABAQUS有限元软件,通过增量法模拟实际开挖过程,计算正常开挖下的结构变形和土体位移,从而分析HUW组合钢板桩在实际工程中的结构可行性。结果:随着基坑的逐层开挖,基坑边缘的沉降值逐步增大,尤其在软土地基条件下,地表沉降现象更为明显。针对6.3米深基坑的开挖,HUW组合钢板桩的最大水平位移为22.78毫米,符合基坑施工规范的要求。结论:HUW组合钢板桩在实际工程中具备可行性,可为类似工程提供理论参考。但土体受侧向约束的影响,在边界区域会形成局部隆起,因此需对边坡边缘进行加固处理。

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。

土-岩组合地基变截面锚杆承载性能与机制研究

以山区输电线路工程为背景,针对实践中广泛遇到的上土下岩二元层状地基,提出了一种变截面锚杆技术,其原理为通过增大上覆土层中锚杆的截面积,达到充分利用上覆土层和下部岩层承载力的目的。为检验变截面锚杆的性能,采用现场真型试验和数值模拟相结合的手段,探讨了其承载力提升机制,分析了不同因素对承载特性的影响规律。研究表明,较等截面锚杆,变截面锚杆的上拔、下压以及水平承载力均有所提升。其中,水平承载性能提升效果最显著。场地覆土层厚度对锚杆上拔承载力影响较大,对下压和水平承载性能影响较小。场地地形坡度对锚杆水平承载性能有较大影响,二者呈负相关。此外,“上拔荷载+水平荷载”模式下,变截面群锚基础的承载性能优于等截面群锚基础和传统复合基础,且具有土方开挖量小以及更适用于斜坡地形的优点。研究成果可为该新型基础的推广应用提供技术支撑。

风化岩土质的地铁基坑开挖仿真研究

为研究风化岩土质深基坑在开挖过程中的变形演化规律,以长沙市某地铁深基坑工程为依托,用PLAXIS 3D软件建立三维数值模型,分析基坑开挖深度、载荷位置、载荷大小对深基坑开挖过程变形的影响规律。研究结果表明:风化岩土质地铁基坑在开挖过程中,其形变主要发生在土层。当载荷20 kN/m^(2)且距离基坑为5 m时,围护桩的最大偏移0.72 mm;当载荷达到60 kN/m^(2)时,地表的最大沉降为70.90 mm。该结果可为类似风化岩土质基坑设计提供参考。

硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山公卫中心基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明:预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。

长短桩组合支护在深厚软土基坑中的应用研究

基坑的支护桩通常采用等桩长布置,而在深厚软土地区的基坑工程中,围护桩需要嵌入软土以下的好土,所以桩长较长,等桩长布置的情况下经济性较差。为了研究部分围护桩嵌入好土的长短桩组合支护在深厚软土基坑中的作用及表现,采用现行设计方法计算全长桩支护和全短桩支护情况下围护桩的结构内力和变形,由此估计采用长短桩组合支护情况下围护桩的变形应介于全长桩支护和全短桩支护之间;进一步通过三维数值模拟对不同长度的长短桩组合支护进行对比分析,确定了合适的短桩桩长,然后将分析结果用于指导实际项目设计并对项目展开监测。研究表明:(1)长短桩组合支护的短桩桩长可截取至全长桩支护条件下围护桩弯矩计算的第二个反弯点,实现短桩与长桩共同受力、协调变形;(2)论文中给出的基于现行设计计算软件的长短桩组合支护设计计算方法是可行的;(3)长短桩组合支护设计方法可有效节约工程造价。研究成果可为深厚软土基坑工程提供参考。

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。

土岩组合地层异形深基坑支护体系优化研究

某明挖隧道基坑位于土岩组合地层,基坑大面深度约17.1 m,深挖部位约27.9 m,原设计整体基坑采用地下连续墙+4道钢筋混凝土支撑,坑中坑内侧壁采用钻孔灌注桩作为竖向支护结构,深坑部位加设2道钢管支撑。为节约工期和工程造价,综合考虑地层分布及地质条件,对原设计方案进行了系列优化。运用数值模拟对比分析了优化前后基坑支护体系和周边环境的变形特性,结果表明优化后的支护方案满足设计和规范要求。基坑按优化方案施工,并开展了现场监测工作,基坑监测结果表明:(1)基坑连续墙水平位移、地表沉降、支撑轴力、周边建筑物变形及坑底隆起等指标均小于控制要求;(2)连续墙最大水平位移发生在土岩分界面以上一定高度,最大值约为浅基坑深度的0.025%;(3)异形基坑两侧变形不对称,最大地表沉降发生在浅基坑侧,基坑外地表影响范围约为1.0H;(4)下部基岩段基坑开挖侧向变形量小,且对地表沉降槽范围影响不大。优化方案节约了工期和造价,可为类似基坑工程提供参考。

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.