Reliability analysis of anti-pull piles under excavation

The impact of excavation on the reliability of anti- pull piles is studied, and three cases of reliability analysis, named reliability of ultimate limit state （ULS）, reliability of serviceability limit state （SLS） and reliability of system （SYS） are studied. The reduction factor of the pile capacity is used to calculate the reliability indices for the three cases. The ratio ξ of the pile capacity of SLS to the pile capacity of ULS has a significant influence on the reliability indices of SLS and SYS. The mean value μξ of the ratio ξ： is considered as a random variable to study the reliability indices of SLS and SYS. The numerical example demonstrates that the excavation depth and the excavation diameter are proved to have significant influences on the reduction factor of the pile capacity and the reliability indices. The reliability indices decrease with the increase in the excavation depth, and the excavation diameter has a considerable influence on the reliability index when the excavation is relatively deep. In addition, μξ has a significant influence on the reliability indices of SLS and SYS. For a more accurate estimation of μξ, further research should be conducted to study μξ.

A case study on behaviors of composite soil nailed wall with bored piles in a deep excavation

A complete case of a deep excavation was explored. According to the practical working conditions, a 3D non-linear finite element procedure is used to simulate a deep excavation supported by the composite soil nailed wall with bored piles in soft soil. The modified cam clay model is employed as the constitutive relationship of the soil in the numerical simulation. Results from the numerical analysis are fitted well with the field data, which indicate that the research approach used is reliable. Based on the field data and numerical results of the deep excavation supported by four different patterns of the composite soil nailed wall, the significant corner effect is founded in the 3D deep excavation. If bored piles or soil anchors are considered in the composite soil nailed wall, they are beneficial to decreasing deformations and internal forces of bored piles, cement mixing piles, soil anchors, soil nailings and soil around the deep excavation. Besides, the effects due to bored piles are more significant than those deduced from soil anchors. All mentioned above prove that the composite soil nailed wall with bored piles is feasible in the deep excavation.

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.

Observed deformation characteristics of a deep excavation for the spring area in Jinan,China

The observed deflections and internal forces of pile-anchor retaining excavation were studied in spring area in Jinan city of China. Based on field measured data, the ground surface settlement, deflection of retaining piles and wall, internal force analysis of concrete piles, axial anchoring forces, groundwater table, and the deformation of surround building and pipelines were investigated. The results indicates that the combining application of concrete piles, jet grouting columns and anchors support system can effectively control excavation-induced surface ground settlements. The field maximum lateral wall deflections are between 0.o2% and o.19% of the excavation depth due to the competitive site conditions. The bending moment-depth relationship curve is S-type. Groundwater leakage results in the sharp drop in groundwater level, which is part of the reasons for the adjacent building settlement. The axial anchoring forces of the upper layer of anchors increase gradually during the excavation, but those of the lower layer of anchors slightly reduced firstly and then tend to be stable during the excavation procedure. In comparison with the histories of excavation cases, the small lateral wall deflection in this study results from the favorable site condition and the relative rigidity of the retaining structure system.

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。

深基坑三排桩支护结构被动区力学特性研究

文中以某船坞工程采用的新型三排桩支护结构作为依托工程,结合地质勘察报告,运用有限元分析法和弹性支点法对其典型断面的桩前被动土压力计算公式参数进行了反演分析.通过改变土体参数、开挖深度,以及前排桩桩径等影响因素,对比分析计算得到桩前土压力有限元计算值与弹性支点法计算值的比值变化规律.结果表明:被动土压力合力的模型计算结果E_(p模型)与理论公式计算结果E_(p理论)的比值约为0.4~0.7.在此基础上,对三排桩支护结构桩前土压力的弹性支点法公式进行了改进,为修正系数提出了合理建议,改进后公式为:p_(s)=(0.4~0.7)(k_(s)v+p_(s0)),并研究了各系数的分布规律.

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。

基坑开挖对管桩竖向承载性状影响研究

针对基坑开挖引起管桩挤土效应的弱化,以及挤土效应弱化对管桩承载性质影响问题,开展了室内模型试验,并通过对模型试验进行数值建模,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,从桩长、桩间距、桩侧摩阻力系数对开挖卸荷影响下管桩基础承载性状的影响展开研究。结果表明:开挖卸荷对管桩承载特性造成较大影响,极限承载力对应桩顶沉降量提高54.5%;数值计算发现,卸载前后极限荷载所对应最大沉降差率为9.52%,满足工程精度要求,验证了所提数值模型的可靠性;数值计算结果表明,随桩长提高,最大桩身轴力位置不断上升,而中性点位置却不断下降;桩间距越小,开挖卸荷对桩身轴力影响越大,而对负摩阻力影响越小;摩阻力系数为0.3时,摩阻力系数对桩身轴力及桩侧摩阻力发挥敏感度最高。

高水位流沙层地质下旋挖灌注桩施工技术研究

随着桩基技术的发展与新技术的推广应用,桩基工程对施工的质量、经济性、安全性、高效性等也提出了多方面的要求。旋挖灌注桩因具有工作效率高、环保性强、泥浆排放量少、现场施工文明化水平高等特性,能够适应桩基工程的需求,受到了建设单位及施工单位的一致青睐。而随着施工场景的复杂化,常规的旋挖灌注桩工艺已无法满足工程需求,必须结合工程现状,制订契合工程需求的工艺体系。本研究从施工工艺创新角度出发,提出了解决以上复杂环境的方法,具有一定的推广价值。

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。

煤矿掘采空间垮塌岩体稳定性与救援通道构建

煤矿地质动力灾害发生后,往往会造成掘采空间巷道发生垮塌堵塞,严重威胁煤矿井下工作人员安全。垮塌形成的松散破碎堆积体力学结构、堆积形态十分复杂,如何快速清理垮塌堆积体并构建救援通道是亟待解决的科学问题。在分析灾变垮塌体结构运移规律及救援通道构建研究现状和问题的基础上,针对垮塌堆积体堆堵机理复杂、扰动变形规律不明的特点,首先基于颗粒流数值模拟软件构建了垮塌堆积体二维计算模型,探究了在垮塌堆积体内部构建救援通道过程中颗粒的运动特征,明晰了其掘进扰动规律;其次分析了不同区域构建救援通道条件下堆积体内应力重分布特征,优选了救援通道在垮塌堆积体中的构建位置;最后根据垮塌堆积体的力学特征及堆积形态,提出了一种新型救援通道快速构建方法。结果表明:在构建救援通道掘进扰动的影响下,垮塌堆积体的岩体均有向开挖空间运动的趋势,距离开挖位置越远的区域受到扰动影响越小;垮塌堆积体向开挖空间的二次塌落主要以垂直方向为主,水平方向次之;左下方开挖稳定后,垮塌堆积体呈"梯形",中下方开挖稳定后,垮塌堆积体呈“V”形。综合考虑救援通道构建的二次扰动影响、支护结构稳定性与垮塌堆积体物源结构,救援通道构建位置选择在垮塌堆积体中部区域为宜。

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。

长春市某越冬深基坑桩锚支护结构受力变形监测与数值模拟对比分析

为研究季节性冻土区基坑越冬过程中基坑支护结构受力与变形变化规律,利用Midas GTS NX对长春市某深基坑的桩锚支护结构的周边地表沉降、支护桩水平位移及锚索轴力进行数值模拟,并基于实际监测数据与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:数值模拟及监测均表现出冻胀作用会使基坑周围地表沉降变小且越冬结束后会出现融沉现象;基坑支护桩桩身水平位移最大处约在距离桩顶2/5处且大于冻结前的位移;各层锚索轴力值均大于基坑冻结前;冻融作用会对基坑变形产生不可恢复的影响。

钢管锚锭板桩全回收基坑支护技术及模型试验研究

针对基坑工程中支护构件浪费、环境污染及高碳排放等问题,提出了一种钢管锚锭板桩全回收基坑支护技术并介绍了支护体系构成。实施了钢管锚锭板桩的大型缩尺模型试验,通过摄影测量技术(DIC和DPA)对模型板桩和管桩在开挖过程中的位移进行观测。试验结果表明:管桩的锚拉作用对结构位移具有显著限制,增加单位宽度的管桩数量可有效减小位移,管桩顶部的最大位移与开挖深度呈双曲线关系。模型地基的变形破坏形式与管桩至板桩的间距有关,随间距增加,破坏形态从管桩与板桩同时倾斜,到沿管桩位置滑裂,再到沿与板桩距离开挖深度约1.5倍的地表滑裂。开挖过程中管桩与板桩的桩顶变形基本协调一致。

软黏土基坑开挖诱发邻近桥梁桩基的时变响应

利用PLAXIS 3D软件和软土蠕变模型,建立某市政道路下穿市域铁路桥梁基坑工程的三维数值模型,通过与实测数据的对比验证模型的合理性.将软土蠕变模型退化为软土模型,考虑桩顶约束条件,对比分析桥梁群桩的时效水平响应.结合两阶段法,将数值计算得到的土体自由场时变沉降作为“外荷载”作用于桩基,利用考虑桩土往返剪切的荷载传递方法,计算桩身自重、桩顶荷载和后续近接工程基坑开挖作用下桩基的竖向力学响应.结果表明:1)土体蠕变对邻近桥梁群桩变形、内力的影响较大,甚至不亚于墙体瞬时变形的影响;2)桥梁群桩桩身的变形、内力与离开坑壁的距离呈负相关,并表现出群桩的遮帘作用,桩顶的变形、内力则由桩顶约束条件决定;3)对于桩顶承受荷载不大以及后续受近接工程基坑开挖扰动不大的深厚软弱地层中的桥桩桩基,在以桩顶变形为控制目标时,存在合理桩径和合理桩长.

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。

明挖隧道下穿桥梁工程中既有桩注浆加固方法与应用

[目的]明挖法新建隧道下穿桥梁时,需重点保护坑内既有桥梁桩基体系。基于湖滨南路隧道下穿广清高速公路桥梁工程中基坑开挖导致既有桥梁桩暴露,影响桥梁整体刚度及造成桥墩沉降的问题,拟采用注浆加固方式进行坑底及桩周加固。需研究注浆加固范围(加固宽度及厚度)变化对桥梁变形的影响。[方法]通过有限元软件Midas GTS进行三维建模,对比不同注浆加固范围下桥梁墩顶位移及桩身轴力分布情况,分析桩周注浆加固宽度和注浆加固厚度变化对桥梁变形的影响及对桩承载力的提高效果。结合数值计算结果及变形控制需求,制定施工加固方案,并对隧道施工过程中墩台沉降现场进行监测。[结果及结论]桩周注浆加固可有效补偿摩擦桩侧摩阻力损失,提高加固区段荷载传递效率,从而更好地分担上部结构荷载;增加桩周加固厚度可有效改善墩顶沉降及邻墩差异沉降。隧道注浆加固施工现场监测结果表明,桥梁沉降变形及差异沉降均满足控制需求。

大直径盾构推进引起的桩基侧向位移分析

基于Mindlin弹性解,考虑盾构附加推力及不均分布的盾壳摩擦力的作用,并结合Kerr地基模型,得到了深埋盾构施工引起的桩基侧向位移解答。分析了附加推力大小、切口距离、盾构外径对桩体位移的影响,并将盾构施工不同阶段下的桩基侧向位移数值解与理论解进行对比,表明该方法基本能够反映盾构施工引起的桩基侧向位移变化规律。分析结果显示:推导的理论计算方法得到的桩体侧向位移与数值解的吻合度较高;由于盾构埋深较大,桩体上部侧向变形受盾构附加推力和盾壳摩擦的影响较小,桩体的上部变形远小于下部变形;采用较小的盾构推力能更好地控制桩端位移,采用较小的盾构外径则能更好地控制桩顶位移。

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.

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。