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。

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。

基坑开挖对在建道路的影响及加固措施

目的 分析基坑开挖对围护结构和在建道路的影响,探究保证基坑和道路结构稳定的加固措施。方法 以杭州市某基坑与在建道路交叉施工为工程背景,进行三维有限元建模,对基坑开挖和道路振动施工全过程进行模拟。结果 在道路振动施工作用下,基坑围护结构最大水平位移为5.26 mm;基坑开挖完成后,基坑围护结构的水平变形和道路的竖向变形均较大,须采用加固措施控制围护结构和道路的变形。结论 在基坑全部卸荷后,采用斜撑和增加支撑预应力综合加固措施与未采用加固措施相比,CX20监测点的最大水平位移和道路最大沉降分别减小了28.97%和35.34%,变形控制效果显著。

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。

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.

天津地铁某车站基坑开挖前降水试验研究

为了验证基坑围护结构的隔水能力,预判降水施工对周边环境的影响,通过天津地铁某车站基坑开挖之前的降水试验,明确造成潜水层和第一承压水层水位下降的主要原因;对该车站基坑地下连续墙水平位移、地表沉降、附近建筑物沉降情况进行了分析,认为提高地下连续墙施工质量和避免一次性降水深度过大能有效控制降水对周边环境的影响。

长春市某深基坑桩锚支护数值模拟分析

桩锚支护在深基坑工程开挖过程中具有较好的支护效果,使用有限差分软件FLAC3D6.0对深基坑进行各个工况的模拟具有重大意义。本文以长春某深基坑工程为研究对象,使用FLAC3D6.0有限差分软件进行三维建模,模拟基坑开挖过程中产生的地表水平位移、竖直沉降、坑底隆起以及围护结构的位移等,并做出总结。结果表明,围护结构在各工况下的水平位移随着距基坑边缘距离变大而逐渐减小;基坑水平位移最大值一般出现在基坑中间;坑底隆起值的变化与围护结构水平位移呈正相关;模拟值与实测值的变化规律基本相同,验证了本次模型的准确性。

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。

基坑开挖与承压水突涌对桩基承载力影响分析

为研究基坑开挖与承压水突涌对桩基承载力的影响,选取典型工程案例,通过现场水位观测调查含水层分布情况及水位埋深,进行了坑底抗突涌验算,结合现场突涌发生过程,分析了突涌发生的原因。通过原位静力触探试验结果的对比,分析了坑底各土层扰动度以及扰动度随深度的变化规律,并提出了扰动度与桩基设计参数的关系。结果发现:承压水击穿管桩土塞是引起突涌的主要原因;基坑开挖对坑底以下土体的影响深度约6.5 m~9 m,扰动度随深度线性递减;突涌对桩端以上约2 m范围土体强度影响最大,最大扰动度达到0.91,对桩端以下2 m~4 m深度范围土体影响线性递减;承压水突涌对桩基承载力影响远大于基坑开挖对桩基承载力的影响,突涌点位置桩基承载力受到的影响最大,距离突涌点越远影响越小。

基坑免降水开挖的组合式冻结法支护工艺研究

近年来,随着地下水资源保护力度的不断增大,对基坑工程进行免降水开挖的需求愈加紧迫。为解决富水地层基坑工程施工中的免降水问题,提出一种新的基坑支护方法:传统悬挂式止水帷幕与水平冻土止水帷幕相结合的“组合式冻结法”。根据以往市政工程中的冻结法施工经验,总结组合式冻结法的施工流程,提出泄压孔、温度限位孔和局部冻结技术相结合的冻胀控制措施,以及利用冻结管嵌入地连墙的界面区强化措施。通过模型试验对组合式冻结法的可行性进行验证,试验结果表明,组合式冻结法可以有效实现基底的支护,在冻结薄弱环节临时竖井、地连墙附近冻结壁承载能力满足设计要求;观测发现地层冻结对地连墙强度和变形无明显影响。

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。

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。

基坑开挖引起地铁结构隆起的堆载控制研究

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用数值模拟方法对工程实测进行拟合,进而评估地铁结构上方不同堆载强度、不均匀堆载、不同堆载时机以及不同堆载分级等方案对于地铁结构的隆起控制效果及规律。研究结果表明:两侧基坑开挖引起地铁结构的最大隆起变形发生在车站与隧道连接位置附近;随着堆载强度增加,地铁结构的隆起量随之减小,当超过一定强度后区间隧道部分区段将产生沉降;堆载对区间隧道的控制效果比地铁站体更好,但需要提前评估堆载引起隧道变形的安全性;基坑深度增加对相邻隧道变形的限制能力减弱,导致相同堆载强度下隧道的变形幅度更大;不均匀堆载方案可以更精确控制地铁结构变形,有效减缓地铁结构之间的差异变形,但与均匀堆载相比需适当提高加载曲线的最大强度值;在总堆载强度不变情况下,提前进行堆载反压,并且采用分级加载的方式,可以更有效地控制地铁结构的隆起变形。在此基础上提出一些施工建议,使研究成果为今后类似工程的地铁结构隆起变形控制措施提供参考与借鉴。

常州城区承压水影响下基坑抗突涌稳定性判定

以常州地铁2号线青枫公园站深基坑工程为例,通过有限元软件建立承压水条件下基坑开挖计算模型。利用数值模拟方法研究承压水条件下基坑稳定性及周围环境变形影响,将数值计算结果与基坑抗突涌理论判定计算结果进行对比得到合理的基坑抗突涌隔水层临界厚度值。结果表明:传统的基坑抗突涌压力平衡判别法计算得到的隔水层临界厚度值偏大,而基于强度破坏的数值模拟判别法得到的隔水层临界厚度值偏小,基于变形控制的基坑突涌数值模拟判别标准得到的隔水层临界厚度值较合理。