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。

密集城区深基坑工程施工安全管理研究--以某中医院工程为例

随着城市化进程的加速,高层建筑和地下空间的利用越来越普遍,深基坑工程也日益增多。而深基坑工程施工事故频发,且一旦发生事故,极易造成群死群伤,后果严重,究其原因,主要是相关管理经验不足,施工过程管理控制措施不到位。近10年来,深基坑开挖和支护成为国内岩土工程最为关注的问题之一。该文以某中医院工程为例,就深基坑的类型、适用范围及施工安全风险进行了剖析,并结合案例,总结了一些对于密集城区深基坑施工的安全管理经验,为类似工程提供参考。

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。

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。

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。

不规则深基坑降水开挖稳定性及其对紧邻地下综合管廊的影响研究

针对北京市通州区某紧邻两条地下综合管廊不规则深基坑工程,建立了基坑及地下综合管廊的三维有限元分析模型,模拟分析了基坑降水开挖的稳定性及其对地下综合管廊受力变形的影响。结果表明:鉴于基坑形状极不规则,沉降峰值主要出现在基坑北侧“尖”的两侧,西侧和南侧侧移值较大;基坑边缘周边地表沉降基本呈现先增大后减小的趋势。不同断面支护结构的受力变形也不同。非管廊侧锚杆轴力约为管廊侧的70%,护坡桩在不同断面处发生不同程度的水平位移,靠近管廊侧桩顶平均水平位移较大;基坑降水开挖引起的两条紧邻综合管廊的最大竖向和水平位移发生的区域基本相同。此外,两管廊交会处最大剪应力、最大主应力和最小主应力值都相对较大。

基于深度学习的基坑开挖引起地表位移时序预测

为更精准预测基坑工程中数据的时间特性,结合卷积神经网络CNN模型与两种单一时间序列神经网络模型长短期记忆网络LSTM模型、门控循环单元GRU模型,建立混合时间序列神经网络CNN-LSTM模型、CNN-GRU模型。基于杭州某邻近既有车站基坑开挖工程,采用滚动预测方法建立基坑开挖引起邻近地铁车站地表沉降数据集。通过平均绝对误差MAE、平均相对误差MAPE和均方根误差RMSE3种评价指标对预测结果进行评价。结果表明:CNN-GRU模型预测效果最优,CNN-LSTM模型次之,其次是GRU模型,最后是LSTM模型。CNN-LSTM混合网络模型相较于LSTM模型对3种评价指标分别降低了24.4%,53.8%,4.1%,CNN-GRU混合网络模型相较于GRU模型分别降低了13.9%,49.1%,1%。

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。

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。

“地下复合支撑”变形分析与优化设计

“地下复合支撑”是通过在基坑坑底布置加固水泥土将坑底工程桩与基坑支护桩墙相连形成复合受力体。基坑开挖时,复合受力体共同受力抵抗变形,有效控制围护结构变形并抑制坑底土体隆起。本文提出“地下复合支撑”概念及其设计理论,分析坑底加固面积置换率、固化剂掺量、加固深度等关键设计参数对基坑变形的影响,为“地下复合支撑”投入工程实践提供设计依据和理论参考。基于工程实例,针对原支护体系给出地下复合支撑的优化设计方案,验证新型复合支撑的可行性,体现其对基坑围护结构水平位移和坑底隆起变形控制的优势。同时,按照优化设计方案可以减少基坑内支撑的道数,具有安全性和经济性。

软土深基坑开挖卸载对地下车站桩基的影响兮析

[目的]深厚软土地层地下车站深基坑开挖施工过程中,坑内上覆土体的开挖卸载会对先行施工的坑内超长桩基产生较为明显的影响,威胁结构稳定和工程安全。为探究大面积深基坑开挖卸载对车站基坑底群桩的影响,须分析超长桩受力变形规律。[方法]利用Midas GTSNX数值分析软件,建立某地下车站S2东端头井有限元数值计算模型,进行开挖施工模拟分析。结合该地下车站项目施工现场实际监测数据,与数值计算结果进行对比,探讨了基坑开挖对坑底群桩变形影响的规律。[结果及结论]结果表明,桩身受拉区随着开挖深度不断增大,端头井桩基最大拉力、最大压力均大于标准段;坑底桩基竖向位移量在开挖过程中不断增加,位移最大的桩出现在距离端头井边缘最远处,且在开挖后期,桩基的上浮量增量显著提高,需要实时监控桩顶竖向位移量,防止发生工程事故。

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。

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。

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。

软土地区某超深圆形基坑变形特性及流固耦合分析

软土地区超深圆形基坑工程具有复杂性、危险性和稀缺性等特点,所以对其进行精确的模拟预测具有重要意义。以上海苏州河深隧工程中开挖深度56.3 m的超深圆形基坑为例,建立基于Biot固结理论的水土双向耦合有限元分析模型,结合实际监测数据研究了软土地区超深圆形基坑的受力与变形特性;探讨比较了双向耦合分析与工程中常用的仅考虑渗流场对土骨架作用的单向耦合分析在机理上的区别,以及2种分析计算结果与实际监测数据的差异。结果表明:(1)圆形围护结构受大偏压荷载一侧比未受偏压荷载一侧的侧向位移增大64.7%,表现出明显的空间效应;(2)双向耦合分析因为考虑了随时间的增加,水逐渐从孔隙排出,超孔隙水压力逐渐消散,并伴随着土体体积变化的过程,所以能够对土体以及围护结构的变形进行有效预测;(3)对于围护结构最大侧向位移,单向与双向耦合分析的计算值与实测值的误差分别为42.35%和14.35%;(4)关于最大环向轴力,单向与双向耦合分析的计算值与实测值的误差分别为14.30%和10.27%,双向耦合计算得到的基坑围护结构内力和变形的结果优于单向耦合计算。研究成果可为软土地区圆形超深基坑的设计和施工提供参考。

非平衡荷载下城市轨道交通车站深基坑变形特性分析

[目的]目前城市轨道交通非平衡荷载作用导致的地下工程病害、事故逐渐增多。为了解非平衡荷载对城市轨道交通车站深基坑变形的不利影响,减小施工风险,需要对该类型荷载作用下车站深基坑变形特性进行分析。[方法]基于理论分析和现场监测数据,研究了非平衡荷载下城市轨道交通车站深基坑的变形特性,分析了围护桩变形、深层土体水平位移及地面沉降的变化规律,探讨了围护桩变形同深层土体水平位移、地面沉降及开挖深度之间的关系。[结果及结论]围护桩水平位移曲线呈鱼腹状,且地层条件对围护桩变形影响明显;围护桩变形和深层土体水平位移大致呈线性关系,其中经验系数取1.30;由于偏载作用,深基坑周边地面沉降较大,围护桩最大水平位移δ_(hm)与地面最大沉降δ_(vm)存在δ_(vm)=(0.9~3.0)δ_(hm)的关系,且两者之间的比例系数大于对称荷载作用下的数值;岩层较强的抵抗变形能力限制了围护桩变形,δ_(hm)与H_(e)存在δ_(hm)=(0.009%~0.060%)H_(e)的关系,且两者之间的比例系数小于对称荷载作用下的数值;深基坑施工对周边环境影响区域主要划分为1区(主要影响区)、2区(次要影响区)和3区(无影响区),基坑施工影响区域约为(0~2.5)H_(e)。