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。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

正断层对下盘影响区基坑围护桩变形的影响

为探究正断层对下盘影响区基坑围护桩变形的影响特性,以深圳市某基坑工程为案例,采用数值模拟和现场实测等综合分析方法,分析了正断层对下盘影响区围护桩变形特性及不同断层滑移量、倾角和位置对围护桩变形的影响规律,并对断层参数进行了敏感性分析和正交试验。结果表明:正断层下围护桩的变形减小,减小趋势重心下移,桩身的上部变形影响明显大于下部;桩身变形与断层滑移量、倾角成反比,与断层距基坑的距离成正比,且最大变形变化率r(ΔZ_(max)/Δ)随断层滑移量和倾角增大呈近似指数函数减小,随断层距基坑的距离增大呈近似对数函数增大;通过断层滑移量、倾角和位置对围护桩最大变形的敏感性分析,得到断层倾角影响最大,滑移量次之,断层位置影响最小的结论;通过64组正交试验数据拟合,得到围护桩最大变形U_(hm)与指标η(θπT/180°S)具有良好的线性关系,进而得到正断层对下盘影响区基坑围护桩最大变形的预测模型和该项目预测公式。研究结果可为正断层区域类似地质条件下的基坑工程变形控制提供参考。

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。

深基坑周围环境变形控制技术研究

为确保软土地区深基坑工程施工时周围环境的安全,结合工程实际,对施工方案进行了优化。利用BIM技术解决了支护结构与地下室结构的碰撞问题,并优化了支护桩桩前水泥土加固区域的范围,并在施工全过程对基坑进行监测,动态调整施工顺序及进度,提前采取加固措施解决了钢立柱垂直度异常的问题,最终整个基坑围护变形累计值达到了预期效果,周围市政道路、管线、构筑物的使用功能和安全均得到了保证,为类似深基坑工程提供经验参考。

深大基坑边坡绿色装配式面层防护结构受力与变形分析

[目的]深大基坑开挖活动会破坏土体原始应力场的平衡状态而产生变形,采用GRF(绿色装配式)面层防护结构能在绿色环保、高效施工的前提下控制基坑变形,因此需对深大基坑边坡GRF面层防护结构的受力与变形性能进行深入研究。[方法]以南宁国际空港综合交通枢纽深大基坑工程为依托,采用有限元数值模拟与现场实测相结合的方法,研究基坑边坡顶部GRF面层防护结构,以及基坑内部桩间GRF面层防护结构的受力与变形规律。[结果及结论]随着基坑开挖深度的增大,基坑边坡顶部的最大水平位移出现位置逐渐向坡脚方向移动,最大水平位移为8.67 mm;采用GRF面层防护结构能有效提高基坑顶部边坡的稳定性,锚杆能将GRF面层所受的部分荷载传递至土层中,进而减小GRF面层的变形与受力;桩间距对土拱效应发挥的影响较大,本工程桩间距可提高至2.5 m左右,桩间土拱效应在桩顶下方7~8 m处最为明显。

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。

群坑施工对地铁隧道收敛变形的分析研究

越来越多的公用建筑在规划选址的时候更是直接将轨交沿线作为重要的选址因素之一。然而因为轨道交通施工工艺的特点以及承载公共交通安全的重要地位,使得邻近地铁的新建工程有着较高的施工风险,特别是地下深基坑施工阶段,邻近既有地铁隧道的基坑,在开挖时因土体卸荷作用会引起地铁隧道的变形。以桃浦智创城606地块商办项目为背景,分析研究了群坑深基坑施工对地铁隧道收敛变形影响情况,可为类似工程优化设计和施工提供参考。

黄土基坑桩锚支护开挖变形分析

依托西安某湿陷性黄土场地桩锚支护的深基坑开挖工程,采用ABAQUS有限元软件,研究围护结构在不同开挖深度下的变形及周围土体的变形特征。结果表明:围护结构及周围土体的变形随开挖深度的增大而增大;矩形基坑存在明显的空间效应;长边方向上连续墙水平位移、竖向位移、墙后土体变形均大于短边方向。

广州地区复杂地层深基坑工程TRD工法的设计与实践

广州地铁某停车场U型槽基坑工程是广州地区首个采用TRD工法的基坑工程,详细介绍了TRD工法在广州地区复杂地层基坑工程中的设计方法和实施效果。基坑工程的实施过程和监测结果表明:水泥掺量为30%的TRD工法构筑的等厚度水泥土搅拌地下连续墙墙体的28 d无侧限抗压强度大于2.4 MPa,挡土和止水效果良好;内插H型钢TRD工法基坑支护结构对基坑位移和周边地面沉降的控制安全可靠,可为同类工程项目提供借鉴与参考。

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。