基于变形影响的基坑邻近建筑保护措施研究

城市土地资源的紧张促进了城市地下空间的开发,同时,大量的基坑工程紧邻既有建构筑物,为工程建设带来极大的挑战。随着深基坑的设计理念由“强度控制”转变为“变形控制”,周围既有建筑的保护成为基坑工程中的重点问题。为确保深基坑邻近建筑的安全,综合大量文献资料,总结了深基坑施工引起的建筑变形特征、来源、影响因素和预测方法,基于建筑变形影响因素对目前建筑保护的主要措施和手段进行了分析整理,探讨了各项措施的适应性,结合基坑工程的勘察、建筑保护方案设计、基坑工程施工和信息化施工监测提出了基坑邻近建筑保护综合体系,以期为相关工程和研究提供参考与建议。

成都地铁基坑围护桩大变形原因分析及对策研究

[目的]周边环境及地质条件复杂的地铁基坑施工稍有不慎易导致基坑事故的发生。需分析基坑围护桩大变形原因,并提出针对性加固措施。[方法]以成都某近接老旧建筑物的桩锚支护结构地铁车站基坑为工程背景,分析了基坑施工过程中围护桩体发生大变形的原因,提出控制围护桩变形的加固措施。通过Harding-soil二阶高级本构模型研究了围护桩发生变形后,坑内采用反压堆载、基坑坑外坡体采用钢管桩及再次开挖前加强两道锚索措施的可行性。[结果及结论]模拟计算结果及现场实测结果表明,围护桩累计位移为77.77 mm;围护桩产生大变形后采用加固措施,可将围护桩水平位移控制在53 mm以内;根据模拟计算结果及现场实测结果,二者桩体水平位移曲线变化规律一致。实际施工结果表明,采取加固措施后,基坑变形控制效果明显,后续施工过程中未发生大范围变形。

弹性环梁支撑下圆形深基坑支护结构变形解析解

将环梁和支护结构分别视为弹性圆环和弹性圆柱薄壳,基于环梁和圆柱壳的变形协调,得到了具有任意数目弹性环梁支撑圆形深基坑支护结构变形的解析解.在验证解析解合理性和可靠性的基础上,针对某一实际圆形基坑工程,比较了在刚性和弹性环梁支撑下支护结构变形和内力的差异,并分析了支护结构底部边界条件、环梁弹性模量、尺寸和数量以及位置等参数对支护结构变形和内力分布的影响.研究结果表明:相对于刚性环梁支撑,弹性环梁支撑处内力变化较小,环梁弹性模量和尺寸的改变只对基坑挖掘面以上支护结构变形和内力影响显著,而对挖掘面以下的支护结构变形和内力几乎没有影响.该研究成果为圆形基坑支护结构设计提供了理论依据和指导.

综合管廊深基坑支护结构变形分析及优化研究

基于某综合管廊深基坑工程,运用Midas有限元软件,通过改变支护桩桩径、型钢布置形式、型钢尺寸、冠梁尺寸、内支撑间距的参数对支护桩水平位移变化规律进行了分析,并选取最优的支护方案。结果表明:通过增加桩径可有效抑制支护桩变形;型钢布置形式和型钢尺寸的改变对支护桩的影响较小;冠梁主要对支护结构的顶部变形起约束作用;内支撑水平向不等间距布置时增大了工作空间从而方便施工。最终方案为Φ850@600 SMW工法三轴水泥土搅拌桩,内插HN700×300×13×24型钢,型钢插一跳一布置;桩顶设置钢筋砼冠梁,内支撑为钢筋砼撑,支撑在冠梁上。模拟结果与实测结果基本一致,符合工程要求。

基于逆有限元的基坑围护桩等效水平位移监测方法

针对传统工程测量方法在深基坑围护桩形变监测中存在的局限性,提出了一种基于逆有限元的应力等效几何形变监测方法。该方法通过获取围护桩钢筋笼的轴向应力,采用逆有限元算法建立相关关系模型,等效求解围护桩在受土体等压力下产生的几何形变,并且通过模拟和实例对模型进行验证。试验结果表明,在不同的工况下,逆有限元关系模型均能实现桩体位移量的等效转换,且具有很好的精确度和稳健性。本文方法弥补了传统监测方法在结构内部监测中的不足,为深基坑围护桩等地下空间变形监测提供了一种思路,对监测工作自动化与科学预测形变有积极的推动作用。

地下高压电缆跨越地铁基坑原位保护研究

[目的]随着地下工程的增多,越来越多的工程采用原位保护技术解决改迁城市地下高压电缆带来的各种问题,因此有必要对地下高压电缆跨越地铁基坑原位保护进行研究。[方法]以佛山地铁2号线一期工程某地铁车站为例,分析了当220 kV高压电缆跨越地铁基坑时,不需特殊工艺就能实现围护结构封闭的原位保护方法。介绍了管线与围护结构交叉处的原位保护措施,以及基坑内管线的原位保护措施及计算方法。通过施工及现场实施效果,验证所提原位保护方法的有效性。[结果及结论]地下电缆与围护结构相交处的原位保护是重中之重,其原位保护措施直接影响基坑安全。当地质条件较好时,地下电缆与围护结构相交处可不施作围护结构,在基坑开挖前可采用旋喷桩、MJS(全方位高压旋喷)桩或注浆措施对坑外地层进行加固改良,并在基坑竖向开挖过程中在围护结构缺口处逆筑混凝土挡板。对于地下电缆在基坑内的原位保护,可根据受力计算设置诸如贝雷架的悬吊保护措施。对于跨度较大的基坑,可在基坑中部设置临时立柱进行减跨。

地铁深基坑围护结构渗漏病害规律分析

为掌握深基坑围护结构渗漏病害规律,本文阐述了杭州地铁工程概况和工程地质背景,基于2015—2021年渗漏病害资料开展统计研究,分析渗漏与地质、地理、结构和变形等因素的关系。结果表明:(1)工程地质层③、⑥在渗漏病害发育的地层岩性中占据主要地位,孔隙潜水则是渗漏的主要地下水来源。(2)补给基坑渗漏的邻近河流侧向比降分为少发(i≥0.117),多发(0.022≤i<0.117)和易发(0.006≤i<0.022);5 d累积降雨量分为低雨强(0~25.4 mm/5d)、中雨强(25.4~67.1 mm/5d)和高雨强(67.1~82.3 mm/5d),并分别能够诱发Ⅰ~Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级渗漏。(3)深基坑围护结构转角接缝是渗漏易发部位,5 d累积降雨量较小的Ⅳ级病害站次围护结构多具有严重缺陷。(4)渗漏分布在开挖面以上5 m范围内,最浅临界埋深与开挖深度、最浅临界开挖深度与基坑设计深度均呈指数关系;渗漏位于最大侧向变形以上6.0 m、以下2.5 m范围内,二者深度整体呈线性正相关;渗漏深度与最大侧向变形/变形深度关系呈分区线性负相关,不同分区拟合直线斜率相近。讨论渗漏病害发育规律的机制,选取典型工程实例判别渗漏风险,验证规律分析的可靠性,研究结果可为富水砂层深基坑工程渗漏预防提供参考。

不对称深基坑变形性状现场监测分析

目前城市地下已预埋大量变形敏感结构,基坑设计准则从稳定控制转为变形控制。基坑的变形性状与其三维构型密切相关,现有研究常假设基坑是对称结构,而实际工程中基坑常因具有附属结构而表现出非对称性。目前仍缺乏关于非对称基坑三维变形性状的深入认识,相关现场数据也少有报道。为研究软土地区两侧支护形式不同的非对称基坑开挖过程中的变形规律,现场实测了绍兴市轨道交通1号线非对称狭长深基坑在开挖过程中的墙体变形和坑外地表沉降。分析发现:(1)基坑附属结构的存在使得围护结构的侧向位移及地表沉降与未加强侧变形差距达20%;(2)基坑墙体测斜、坑外地表沉降沿狭长基坑方向的分布与附属结构关联不大,近似遵循互补误差函数(erfc);(3)软土地基中设附属结构可以显著控制基坑变形。本项目监测分析可为软土地区不对称深基坑设计与施工提供借鉴。

上海软土单层地下室大面积换撑基坑变形特性实测分析

上海某医院项目东大型地下室单层层高达8.5 m,其不规则基坑共设置两道混凝土支撑,在拆除第一道混凝土支撑,对地下室顶板进行施工之前,需要实施大面积换撑施工作业,避免出现基坑围护结构悬臂过长的情况,为此需在施工期内开展全面监测。监测项目包括基坑围护结构侧移、围护结构外侧土体侧移、围护结构顶部位移、立柱回弹、支撑轴力以及坑外承压水水位等内容,重点分析了基坑开挖换撑过程中的围护结构变形、内力发展趋势。结果表明:高大单层地下室基坑的换撑作业有助于基坑围护在失去第一道支撑后的变形收敛,但过程中基坑围护变形较大,仍需密切监测;基坑坑外弃土可能引起土体固结,围护桩行为由回弹转换至沉降,在坑中立柱持续回弹过程中,混凝土支撑不均匀变形加剧,次应力增加,进而影响基坑稳定性。

盾构井基坑围护结构数值模拟与现场变形监测分析研究

以徐州市某始发盾构井基坑为研究对象,制订了基坑围护结构水平变形监测方案,重点分析了基坑开挖过程中围护结构水平变形与开挖深度的动态规律。通过有限元数值模型对基坑开挖过程施工进行动态模拟分析,并将数值模拟的理论值与现场监测结果进行对比分析,结果表明:有限元计算结果与现场监测结果比较一致,证明计算模型是合理的;基坑开挖深度与桩身水平变形值近似呈线性变化;桩身水平位移最大值在土层坑底上1~2m处;预应力及岩层可有效限制桩身水平位移。

基坑围护桩作用下地层支护应力分析及应用

[目的]基坑围护桩在建筑施工中起着至关重要的作用。为确保基坑施工安全稳定地进行,需对基坑在围护桩支护作用下的地层支护应力分布规律进行深入研究。[方法]提出了围护桩作用下地层内部支护分析模型及理论计算公式,基于弹性力学半弧线平面内作用均布应力的解答方法,推导分析了不同围护桩间距下,桩间土体内部支护应力的分布规律,揭示了基坑围护桩下,桩间土体内部成拱的力学机理。以济南轨道交通4号线林家庄站为例,对围护桩作用下的地层支护应力进行了计算分析。[结果及结论]在桩侧土压力作用下,周边地层支护应力随桩间距的增大而减小;在相同桩间距下,周边地层支护应力随桩侧土压力的增大而增大。地层内部连续的支护应力与合理桩间距是确保围护桩有效成拱的关键。

地铁施工对市政隧道的影响分析与保护

当今城市轨道交通工程建设常面临对既有市政隧道保护的情况,需要在设计和施工阶段充分考虑对既有市政隧道的影响和保护。南京地铁5号线车站邻近模范马路隧道,且区间盾构隧道近距离正交下穿该隧道,文章对该工程深基坑开挖与区间盾构下穿施工进行介绍,通过数值模拟计算分析变形规律,提出了基坑支护体系、盾构推进参数和同步注浆等提出隧道保护措施;并在施工开挖期间对支撑轴力、基坑和隧道位移,下穿期间对土压力、盾构推力与速度、隧道位移进行跟踪与控制,结果表明:以上措施能有效控制既有市政隧道变形,确保了车站开挖与盾构下穿过程中模范马路隧道的正常运营。内容可为类似轨道交通工程提供参考。

考虑空间效应的大型异形基坑开挖变形分析

城市紧张的用地环境及复杂的主体结构需求,导致异形基坑越来越常见。目前国内基坑规范推荐的分析方法均不能满足形状对基坑变形的影响。本文以北京某超大异形基坑为依托,建立异形基坑Midas-GTS仿真计算模型,并结合现场实测变形数据,对异形基坑的坑外地表沉降及围护结构变形特征展开研究。结果表明,受基坑形状特征影响,地表沉降及支护结构变形均存在明显的空间效应:地表不均匀沉降现象显著,基坑长边附近沉降大于短边,沉降量随着离坑角距离的增加而显著增大;围护墙长边中间区域变形较大,短边中部次之,结构角点处变形最小。因此,在进行基坑设计支护时,应充分考虑基坑变形的空间效应,节约工程成本,提高基坑整体稳定性。

基于剪切位移折减法的深厚软土基坑支护桩墙沉降研究

以香港科技大学(广州)基坑支护工程为背景,考虑桩侧泥皮和桩底沉渣的影响,初步建立了剪切位移折减法的沉降估算模型。同时,详细分析了在小荷载作用下,深厚软土基坑中的支护桩墙的竖向受力变形特征。采用了剪切位移折减法,对未固结、欠固结及高灵敏度软土的工程实例和正常固结及微超固结软土的工程实例进行支护桩墙沉降估算,结果表明:剪切位移折减法较为简单实用,该法对未固结、欠固结和高灵敏度软土较为合适;对正常固结与微超固结软土,仅可作研究估算和定性判断使用。

基于独立基础保护要求的基坑变形控制标准研究

基坑开挖会引起周围土体位移,从而使周边土体产生附加变形,当基坑周边的建筑需要保护,对场地位移有特殊要求时,需制定严格的基坑变形控制标准。对基坑开挖引起的土体变形规律相关研究成果进行整理,结合相关规范并考虑独立基础的保护要求,通过反分析法建立了基坑变形控制标准,并对基坑允许变形值的影响因素进行了分析。结果表明:随着基坑开挖深度的增加,基坑允许变形值先减小再增加,近似呈抛物线分布;当独立基础埋深超过0.3倍基坑开挖深度时,基坑允许变形值基本不变;随着基坑偏移中轴线距离的增加,基坑允许变形值单调增加,但在0.3倍的基坑长度范围内,基本保持不变,随后快速增加。

改进遗传算法在房建深基坑支护结构设计中的应用

住宅楼工程施工中经常采用复杂双排灌注桩且一桩两用的方式设计基坑支护结构,但工程实践中基坑施工具有明显的不确定性,各方面因素共同作用下导致数据模拟数值和理想数值之间通常存在鲜明差异。为此,以张家口宇鑫小区二期项目为例,研究基于改进遗传算法在深基坑支护结构设计中的应用,通过构建模型时取桩体嵌入地面的深度和桩体弯矩作为约束条件并设置惩罚函数,明确模型建立中的约束问题,同时结合施工现场基坑断面处理图形结构,通过在基坑中设置钢板桩支护结构以约束基坑变形等问题,并采用高压旋喷桩等方式确保基坑支护结构的防渗防水效果。实验结果显示,改进遗传算法的应用能够有效提高地表沉降、桩体的水平位移和地表沉降与理想数值之间的契合性,大幅度提高数值模拟可信度。

软土地区既有管桩利用条件下的基坑围护结构设计与施工

城市更新中,原有建筑的支护桩、工程桩、地下室等结构遗留在建设场地内成为地下障碍物,直接影响到工程的进度与质量。以杭州市某深基坑工程为实例,研究了既有管桩在新建工程中二次利用的条件下,围护结构设计施工时对遗留的地下障碍物采取避让措施,并针对软土地区深大基坑土方工程量大、土方挖运效率低下的难点,结合支撑栈桥的布置,设计了钢筋混凝土下坑斜栈桥,降低深层土方的挖深,使土方车直接下坑至挖土点进行装运,提高了土方施工效率,有效地减少了施工过程中基坑的变形,降低了基坑施工对周边环境的影响。

邻近机场共用排桩围护结构深基坑的变形监测分析

以上海某机场基坑施工为例,对共用排桩围护深基坑进行结构计算,同时在不同施工阶段进行监测,分析基坑围护和开挖对坑外地表沉降、周边建筑物和管线沉降、地下连续墙水平位移和支撑轴力的影响。研究结果表明,在基坑开挖过程中,坑外地表沉降的形态变化从三角形到凹槽形,管线沉降变化规律与坑外地表沉降的规律具有较好的一致性。建筑物的纵墙与基坑边平行时,深基坑开挖对建筑物的影响较大,导致发生不均匀沉降,而共用围护结构可以增强相邻建筑物的稳定性和安全性。支护内力的计算结果与监测值相比偏小,坑外地表沉降的计算也与实际差异较大,共用排桩围护结构深基坑的结构计算方式与普通深基坑不同,研究成果可为软土地基共用排桩围护深基坑设计和施工提供一定的借鉴。

软土深基坑施工监测与数值模拟分析

以上海地区某深基坑工程为研究背景,分析了施工过程中围护结构和周边环境的监测数据,为了对基坑围护设计方案进行校核优化,采用FLAC3d软件建立了数值计算模型,对比分析了监测数据和数值模拟结果,研究了地下连续墙的厚度、深度、内支撑截面尺寸等设计参数对围护结构变形和基坑周边土体沉降的影响,可为软土地区深基坑工程的围护结构设计提供经验和依据。

大学校区复杂环境下的深基坑施工技术研究

以上海国际设计创新学院大楼项目为背景,研究大学校区复杂环境下的深基坑施工技术。根据工程特点、难点,从基坑围护、降水、开挖、监测等多个方面制定针对性措施,从而提高施工技术水平,控制基坑施工整体质量,为后续类似项目提供经验借鉴。