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。

软土地层临近地铁基坑施工影响控制研究

随着城市地铁沿线地下空间的持续开发,基坑施工对临近地铁变形影响控制越来越受到关注。以上海某邻近地铁的基坑工程为例,通过实测分析和数值计算的方法研究了基坑开挖和拆撑对临近隧道变形的影响,并对伺服系统控制临近隧道变形进行定量分析。结果表明:覆存于软土地层中的隧道对临近施工扰动非常敏感,尽管大区基坑与隧道间距超过2.5倍开挖深度,隧道变形仍超过了监护要求的控制值;大区地下结构施工时拆撑对隧道收敛变形影响超过开挖影响的50%;应力伺服支撑系统对控制临近隧道变形比较有效,适当的“负位移”可以对隧道变形产生有利效果。

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。

基于非极限土压力的基坑开挖引起隧道变形的计算方法

由于基坑开挖引起邻近隧道变形,继而影响地铁在隧道中的安全运行,因此如何准确预测邻近隧道变形是个值得研究的问题。根据非极限土压力计算方法,计算基坑开挖卸荷坑壁上的土压力,利用Mindlin求解公式,获得基坑开挖阶段旁侧隧道上的附加荷载,将隧道结构看作Winkler地基梁上的Euler梁,建立弹性地基梁微分方程,给出隧道水平位移变形的解析方法。基于该方法分析了基坑开挖引起邻近隧道的水平位移。研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,隧道水平位移相应增加;考虑非极限土压力计算得到的隧道水平位移结果与实测值较为接近,误差总体保持在20%以内;相较于传统隧道水平位移求解方法,笔者方法更加符合实际。

盖挖法地铁基坑施工对围护结构及其与立柱差异沉降影响

本文依托武汉地铁12号线中一路站基坑工程,采用Plaxis3D有限元软件建立数值模型,研究不同施工阶段地连墙水平位移、地表沉降和地连墙与立柱差异沉降的影响及变化规律;与明挖法相比,采用主体结构多次分段浇筑并架设内支撑方法对原方案进行优化分析。结果表明:随着基坑的开挖,地连墙水平位移和地表沉降逐渐增大,而地连墙与立柱的差异沉降呈现波动变化;与明挖法进行对比,盖挖法可有效控制基坑变形和降低对周边环境的影响;随着分段浇筑的层数和支撑道数的增加,基坑变形有减小的趋势,地连墙与立柱的差异沉降依旧呈现波动变化,当每个楼板间分3层浇筑且中间架设两道撑时,地连墙最大水平位移可减少22.47%左右,最大地表沉降可减少19.01%左右,本文得到的结论可为类似工程的设计和施工提供参考。

基坑开挖卸荷对侧方隧道的影响研究——以南京市某地铁车站基坑开挖为例

为研究基坑土体开挖卸荷对围护结构、墙后土体变形以及隧道的影响,针对南京地区地铁车站基坑开挖对侧方既有隧道的影响进行研究,借助有限元软件ABAQUS建立二维隧道-基坑数值模型,重点对隧道水平和竖向位移、隧道结构应力、支护桩水平位移以及基坑周边地表沉降进行分析。研究表明,由于拱顶处混凝土厚度较薄,抵抗变形能力较差,水平位移最大值出现在南侧隧道拱顶位置,基坑开挖过程中,第二和第三层土体开挖对隧道竖向位移影响最大;隧道结构的拉应力整体上随基坑开挖的进展呈现逐渐增加的趋势,第二层土体开挖对隧道结构的拉应力和压应力影响最大;隧道的存在会在一定程度上提高周围土体的刚度,使得土体变形减小,支护桩水平位移曲线呈现“两端小,中间大”,受隧道的“遮挡效应”影响,近隧道水平位移小于远隧道侧;基坑开挖过程中地表沉降变形形态呈“凹槽型”,隧道结构的存在能有效控制近隧道侧地表变形。

Deformation analysis and safety assessment of existing metro tunnels affected by excavation of a foundation pit

The excavation of a foundation pit considerably affects the adjacent structures and underground pipelines owing to the change in the stress state of the surrounding soil,resulting in deformation.The study of an actual engineering case was conducted to examine the influence of excavation on the deformation of adjacent subway tunnels.The finite element analysis software PLAXIS 3D was used to simulate the entire excavation process.The structural design of the foundation pit was optimized based on the simulation results to ensure the stability of the foundation pit and the safety of the existing subway tunnel structure.Finally,the safety evaluation of the excavation of the foundation pit that caused the deformation of the adjacent subway tunnel was performed.The influence of the excavation and unloading of the foundation pit on the subway tunnel is closely related to the distance between the subway and the foundation pit,the amount of earthwork excavated at one time,and the engineering geological conditions.The results of this paper can provide useful reference for the design optimization and safety assessment of similar projects.

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。

基坑开挖引起下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法

针对基坑开挖引起下卧隧道的竖向变形问题,通过引入Hermite函数,建立基坑开挖所引起土体附加应力及下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法。基于Mindlin解答与Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁理论,建立了基坑开挖所引起土体附加应力的计算表达式与下卧隧道竖向变形的控制方程,并采用有限项Hermite级数展开,将下卧隧道竖向变形控制方程转化为线性代数系统进行求解,获得其竖向变形解答;在此基础上,结合工程案例,验证所建立解答的收敛性与可靠性,并探讨隧道埋深、隧道与基坑水平距离及基坑平面尺寸对下卧隧道竖向变形特性的影响。结果表明:随着隧道埋深及隧道与基坑水平距离的增加,基坑开挖对下卧隧道竖向变形的影响逐渐降低,下卧隧道的竖向位移逐渐变小;基坑开挖水平尺寸的增大会使下卧隧道竖向变形增大,且平行隧道方向的尺寸变化,影响更为明显。研究成果为分析基坑开挖所引起的下卧隧道竖向变形特性提供了一种新的计算方法。

地铁车站软土深基坑开挖变形全过程数值模拟研究

软弱土层的深基坑施工会引起周边道路开裂及临近建(构)筑物沉降,如变形过大则会对周边建(构筑物产生不利影响。文章以南京地铁5号线虹桥站地铁车站为研究背景,基于有限元软件建立了地铁深基坑全过程开挖的三维数值模型,其中土体采用摩尔-库伦本构模拟其力学行为,结合特定断面对软弱土层基坑开挖施工过程的支护结构性状和基坑土体变形的情况进行分析。数值计算结果与实测对比表明:围护结构侧位移与实测比较一致,沉降值较实测偏小,分析其原因可知施工过程中的一些临时荷载,在数值模拟中并未体现,所以导致了两者的差异。因此,在实际施工中应着重控制基坑周边的地面超载,避免产生过大沉降和地表倾斜。

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。

基于ABAQUS的咬合桩支护深基坑数值分析

基于ABAQUS数值分析软件,利用刚度等效原则对咬合桩支护深基坑进行等效.对基坑开挖卸荷过程中坑底隆起变形、支护结构位移及支撑轴力变化进行分析,并与实际监测数据进行对比验证.研究结果表明:采用刚度等效原则进行咬合桩支护分析能够反映基坑的变形特征,数值分析得出的支护结构和周围环境的变形结果与实际监测值具有良好的一致性,可作为基坑实际施工的指导.

考虑管线老化和破损时基坑开挖对邻近管线纵向变形的影响

基于影像源法,结合Pasternak地基模型,提出了一种考虑管线老化和破损的邻近地下管线纵向变形计算方法。收集4个工程案例数据进行对比验证,并对基坑围护结构变形控制参数、管线轴线埋深、管线轴线到基坑围护结构的水平距离、老化和破损程度这5个影响因素进行了分析。研究结果表明:随着基坑围护结构变形增大,其对管线纵向变形影响及影响范围也随之增大,管线最大沉降与围护结构变形呈正相关关系;基坑侧壁与管线轴线距离增加,管线的纵向变形非线性减小;管线沉降与其埋深呈非线性减小关系;管线老化会导致管线整体变形增大,而管线破损则会导致破损位置产生较大变形。基坑施工前有必要对邻近的地下管线使用年限以及破损程度进行调查。

邻近运营隧道的大型基坑放坡开挖影响与实测兮析

[目的]基坑及隧道因建设过程的差异存在复杂的耦合作用,在基坑施工过程中会不可避免地对既有运营隧道产生扰动,引起隧道的位移,严重时将影响隧道运营安全。因此,有必要研究合理的基坑开挖方法和开挖步序,以减少基坑开挖过程中对既有邻近隧道的影响。[方法]依托某下沉式广场基坑,采用有限元数值模拟的方法针对邻近既有隧道的基坑的4种开挖工况进行研究,分析了不同开挖方法、开挖步序下的隧道内力分布规律、位移变化趋势及地层变形特征,比较了不同工况对施工期间隧道变形的影响,并结合基坑开挖期间的现场实际监测数据加以验证分析。[结果及结论]与拉槽放坡开挖相比,普通放坡开挖引起的隧道竖向变形较小;与整层开挖相比,接续开挖引起的隧道竖向变形较小;不同工序的隧道竖向变形最终结果较接近;与接续开挖相比,整层开挖引起的隧道水平变形比较大,这主要是由开挖步序多、基坑的时空效应明显所导致。根据现场实际监测数据,施工期间隧道竖向变形、水平变形,以及轨道竖向相对变形呈现先增大、后减小的趋势。

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。

大面积卸载对既有地铁隧道的影响及变形控制措施研究

以杭州某地下连接通道及河道基坑工程为背景,通过设计、施工、数值模拟、监控量测综合分析大面积卸载对下方地铁隧道的影响。研究分析表明,上跨地铁基坑施工并不是单纯引起地铁隧道的隆起变形,场地回填平整、桩基施工、土体加固等也会引起下方地铁的沉降变形,基坑工况越复杂,地铁变形越复杂。因此在上跨地铁基坑设计施工中要因地制宜,尽可能简化施工工序,在基坑施工中应尽量控制地铁上方整体加载量及卸载量达到平衡,在基坑开挖时应沿垂直于地铁方向进行抽条开挖,减小基坑暴露时间并加强监测与反馈应急机制,这些措施可以有效地降低基坑开挖对下方地铁的影响,可供今后类似工程参考。

主动控制下软土基坑围护结构侧向变形与迎土面土压力演化规律

基于有限分析和原位试验,对主动控制下采用轴力伺服系统的软土基坑围护结构侧向变形和迎土面土压力演化规律进行分析。研究结果表明,主动控制下基坑迎土面土压力变化与钢支撑施加轴力、围护结构侧向变形有关;主动控制下围护结构侧向变形减小时迎土面土压力增大,土体开挖工况下围护结构侧向变形增大时迎土面土压力减小;轴力对本道钢支撑处围护结构侧向变形和迎土面土压力的影响最大,距离钢支撑越远轴力对二者的影响越小;主动控制下迎土面土压力介于静止土压力与主动土压力之间;软土流变影响下围护结构侧向变形缓慢增大,迎土面土压力变化不明显。

深基坑开挖过程中变形监测分析

以随州市华悦城项目的深基坑为研究背景,对深基坑开挖过程中桩身变形、桩顶位移、内支撑轴力的计算值与实际值进行比较,以及开挖方式对变形的影响。结果表明:使用软件计算前,相关深度、土层弹性模量、混凝土参数的选择存在偏差,导致发生“踢脚”破坏,可通过降低土体对支护结构的主动土压力,增加结构对土体的支撑作用解决这一问题。

邯郸富水地层深基坑支护优化和应用研究

河北省邯郸市地处华北平原,地下水资源较为丰富,在城市建设中基坑支护设计既要保证工程的安全性还要兼顾一定的经济性。以邯郸市赵王大街地下综合管廊深基坑工程为背景,利用Midas-GTS软件对基坑降水开挖进行了全过程的数值模拟,在验证模型的准确性后,分别分析支护桩的插入比、内支撑预应力和止水帷幕对基坑变形的影响。结果表明:支护桩的嵌固深度减小会导致桩前、后土压力差值增大,造成基坑失稳破坏;内支撑的预应力值在200 kN时,可以有效控制基坑变形;止水帷幕的增设可以延长渗流路径,减缓渗流速度,对抑制基坑变形有积极作用。