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.

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。

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。

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。

基坑中软土的水平抗力系数几种确定方法探讨

该文围绕基坑中软土的的水平抗力系数的确定方法开展了探讨,分析了基坑规程中土的水平反力系数的比例系数m值的来源,分析了水平抗力系数确定的理论,罗列了现行规范中软土的水平抗力系数的经验值,最后通过案例分析,将3种土的水平抗力系数的计算方法(m值、k值和c值)的计算结果与实测进行了比较,发现按目前基坑规程公式计算的软土的水平反力系数的比例系数m值偏小的现象。

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。

河谷区多层软土地基强夯处治分析

文章依托高速公路多层软土地基强夯处治项目,在施工现场选取具有代表性的监测断面开展现场监测,检验河谷区多层软土地基强夯处治效果。由监测数据得出,在强夯处治和路基填筑施工阶段,地基分层沉降、土压力、孔隙水压力和侧向位移增幅均较大,工后逐渐趋于稳定,可说明强夯处治后软基承载力得到有效提升,路基整体结构稳定,加固效果良好。

格栅式钢板桩与桩筏基础集成的基坑支护技术

针对软土地质基坑工程,提出格栅式钢板桩与桩筏基础集成的基坑支护技术,通过设置纵向双排钢板桩与横向钢板桩或钢板组成格栅式钢板桩,以提高支护结构强度与刚度,并与桩筏基础协同工作,以解决结构下部软土层承载力较差的问题,并提高支护结构稳定性。以某管廊工程为依托,通过计算分析与技术对比,论证集成支护技术的安全性与可行性。

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。

软土超大面积基坑群工程安全与环境控制设计与实践

软土地区超大面积基坑群工程安全和环境影响控制问题突出,成为城市建设中的难题。以上海地区规模最大、最复杂的基坑群工程之一的西岸传媒港与上海梦中心项目为背景,基坑支护设计跳出传统的构件设计框架,从总体与细节上对基坑群工程进行整体把控。在综合考虑不同地块的开发进度需求、多地块叠加作用下敏感环境保护等问题的基础上,合理化基坑分区与实施流程。提出了复杂多约束条件下基坑群支护体系设计和以运营地铁为保护对象的敏感环境变形控制成套技术,以及安全与经济并举的基坑群承压水控制对策。上述措施解决了软土地区超大面积基坑群工程一系列技术难题,确保了基坑施工过程中周边环境安全,同时兼顾了工期需求。

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。

富水软土区紧邻基坑工程的地铁隧道保护措施分析

富水软弱土地区施工通常面临易扰动和承压水双重难题,南京河西地区便是典型富水软弱土地区代表,且近些年开发强度较大,同时地铁隧道沿线又是首选地段,通常面临基坑深、大、近等特点,确定可靠的地铁隧道保护措施是亟需研究的问题。文章以南京紫鑫中华广场三期为例,采用提高支护刚度、土体加固、设置隔离桩等保护措施减小基坑开挖对相邻隧道影响,同时通过MADIS软件分析相关保护措施的重要性和必要性,并结合地铁隧道监测数据加以验证,为在富水软弱土地层基坑施工对相邻地铁隧道的影响制定保护措施提供参考。

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。

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。

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。