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。

SMW工法桩施工过程中变形监测与三维有限元数值模型的建立

SMW工法桩是基坑工程中的一种组合支护形式,兼具挡土与止水的作用,具有造价低、施工便捷、对基坑周边影响较小等优势。依托广东江门某基坑工程,通过现场监测和建立三维有限元模型数值模拟的方法对SMW工法桩施工过程中的变形进行研究。结果表明:围护结构桩顶水平位移的模拟值与实测值两者之差在3 mm以内,桩顶竖向位移模拟值与实测值两者之差在1 mm以内;实测数据与数值模拟结果基本拟合,所建立的三维有限元数值模型与实际工程结构较为相符,在施工过程中将现场监测与数值模拟相结合,以确保工程施工的质量与安全。

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。

风化岩土质的地铁基坑开挖仿真研究

为研究风化岩土质深基坑在开挖过程中的变形演化规律,以长沙市某地铁深基坑工程为依托,用PLAXIS 3D软件建立三维数值模型,分析基坑开挖深度、载荷位置、载荷大小对深基坑开挖过程变形的影响规律。研究结果表明:风化岩土质地铁基坑在开挖过程中,其形变主要发生在土层。当载荷20 kN/m^(2)且距离基坑为5 m时,围护桩的最大偏移0.72 mm;当载荷达到60 kN/m^(2)时,地表的最大沉降为70.90 mm。该结果可为类似风化岩土质基坑设计提供参考。

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。

桂平航电扩机工程基坑边坡稳定性评价

预应力锚索-灌注桩等组合支护结构能够有效地发挥各自优势,在基坑加固的应用中越来越广泛。本研究采用三维有限差分方法模拟桂平航电扩机工程基坑分级开挖支护全过程,分析预应力锚索、锚杆、抗滑桩组合支护结构的受力与变形特性,并通过监测数据验证了数值模拟的合理性。结果表明,对于上部为土质、下部为岩质的基坑边坡,采用抗滑桩和预应力锚索组合结构嵌固到下部基岩可有效控制上部土质边坡的塑性破坏和变形,结合预应力锚索和随机锚杆可有效地遏制下部岩质边坡侧向位移,桩锚组合支护结构对土岩复合地层基坑具有良好的适用性和加固效果。

土岩组合地层异形深基坑支护体系优化研究

某明挖隧道基坑位于土岩组合地层,基坑大面深度约17.1 m,深挖部位约27.9 m,原设计整体基坑采用地下连续墙+4道钢筋混凝土支撑,坑中坑内侧壁采用钻孔灌注桩作为竖向支护结构,深坑部位加设2道钢管支撑。为节约工期和工程造价,综合考虑地层分布及地质条件,对原设计方案进行了系列优化。运用数值模拟对比分析了优化前后基坑支护体系和周边环境的变形特性,结果表明优化后的支护方案满足设计和规范要求。基坑按优化方案施工,并开展了现场监测工作,基坑监测结果表明:(1)基坑连续墙水平位移、地表沉降、支撑轴力、周边建筑物变形及坑底隆起等指标均小于控制要求;(2)连续墙最大水平位移发生在土岩分界面以上一定高度,最大值约为浅基坑深度的0.025%;(3)异形基坑两侧变形不对称,最大地表沉降发生在浅基坑侧,基坑外地表影响范围约为1.0H;(4)下部基岩段基坑开挖侧向变形量小,且对地表沉降槽范围影响不大。优化方案节约了工期和造价,可为类似基坑工程提供参考。

盖挖与明挖组合建造地下交通枢纽方案研究

为满足北京城市副中心地下交通枢纽区域内的城市道路先行投入运营的需求,提出采用盖挖法与明挖法组合方法进行地下枢纽基坑开挖与支护的方案,主要特点如下:(1)将地下交通枢纽基坑分割为“盖挖基坑、明挖基坑和多级放坡基坑”等3个并列布置基坑;(2)盖挖区基坑与明挖基坑共用围护结构;(3)先完成盖挖区顶板结构施工,恢复城市道路运营,然后采用逆作法完成盖挖区负一层施工,随后同步开挖支护盖挖区两侧的明挖基坑和放坡区基坑;(4)盖挖区负二层和负三层采用顺作法施工。论文详细阐述了盖挖与明挖组合工法的施工工序,分析了组合工法的优势。鉴于盖挖区钢管柱始终处于基坑开挖扰动中,为此采用数值模拟方法并结合现场监测结果,分析了基坑开挖期间的钢管柱变形规律。结果表明,钢管柱水平变形和隆起变形指标均满足控制要求。本文提出的盖挖与明挖组合建造方案不但能确保地下交通枢纽区域内的城市道路尽快投入运营,而且并列基坑群中的3个基坑开挖支护及结构浇筑基本上相互独立,有效降低了盖挖区和明挖区基坑施工的相互影响,提高了施工效率。

小波降噪及改进遗传算法的BP神经网络在基坑变形中的组合应用

以某市人民医院基坑工程为例,针对实测数据建立实测数据结合BP神经网络预测模型,小波降噪结合BP神经网络模型和小波降噪结合改进遗传算法优化的BP神经网络模型,并利用误差分析理论对基坑变形数据预测效果评价。结果表明:对比3种模型实际处理、预测数据能力,实测数据结合BP神经网络模型预测精度在1%-4%之间,小波降噪结合BP神经网络模型预测精度1%-2%之间,小波降噪结合改进遗传算法优化的BP神经网络模型预测精度在1%以内,小波降噪结合改进遗传算法优化的BP神经网络模型的预测准确率最高。针对基坑变形监测,小波降噪结合改进遗传算法优化的BP神经网络模型具有更高预测精度,可为类似工程提供实际参考。

沉井与基坑支护结合法在某增压泵站中的应用

与常规泵站不同,增压泵站具有单体较多、开挖深度不一及平面形状不规则等特点,采用沉井法或基坑支护法单独实施时,会产生施工方式不合理、工程成本较高或工期较长等问题。本文结合某增压泵站工程案例,从安全、经济、便捷等角度对沉井法、基坑支护法及沉井+基坑支护法等方案进行对比分析,提出了一种沉井与基坑支护相结合的结构形式。该结构形式不仅具有沉井结构工程成本低、施工便捷的优势,还具有基坑支护结构形式灵活、便于保护周边环境的优点;同时也为类似工程项目的结构选型提供了一种新的思路。

复杂环境条件下EPC工程深大基坑组合式围护设计与施工

以邻近箱涵、已建建筑物的超大深基坑工程为背景,综合考虑EPC合同条件下经济性、施工工期等因素,分析基坑周边不同的支护条件,分别采用了放坡、桩锚支护、桩撑支护等多种支护形式的组合。工程实践表明,基坑侧壁土体水平位移和周边箱涵、管线、建筑物沉降变形较小。组合式围护结构体系在复杂环境条件下可取得良好的社会和经济效益,为类似项目提供了借鉴。

岛盆结合土方开挖技术在老城区深基坑中的应用

老城区市中心基坑工程最大开挖深度达20.55 m,采用3道钢筋混凝土水平内支撑,开挖难度高;土方开挖量达48.5万m^(3),开挖方量大。一方面通过栈桥优化缓解材料堆放和场内交通压力,另一方面分成东西两大区块采用岛盆结合进行土方开挖,加快出土速度,并将中心土墩作为堆场和车辆临时停放点,进一步解决场地紧张的问题,取得了良好的经济效益与社会效益。

明暗挖结合地铁车站基坑开挖数值模拟研究

以青岛地铁5号线澳柯玛桥站为研究对象,通过有限元软件建立三维模型,分析基坑开挖以及对车站既有段和邻近桥桩的变形影响。结果表明:外挂基坑水平位移大于主体基坑,水平位移由X方向主导,建议对整体基坑进行合理分段、分层,多工作面开挖;桥桩的水平位移变形较小,最大值出现在桥桩顶部,桥桩变形后传至上部土体会产生放大效应;车站既有段的竖向位移较水平位移明显,主要表现为沉降,最大值出现在既有段的拱顶处,建议施工中着重注意车站既有段的沉降变化。

不同支护形式在同一基坑中的组合运用

不同支护形式在同一基坑中组合使用,能够更有针对性的处理某些周边环境差别较大或土质条件复杂的基坑项目。但不同支护形式交界位置的过渡段为整个基坑的薄弱点,需进行加强处理,而在设计中容易被忽视。以某基坑工程为例,结合基坑自身特点,充分利用部分位置场地空旷的有利条件,在同一基坑中采用支撑和锚桩两种不同支护形式,达到降低造价、缩短工期的目的,同时对锚桩和支撑过渡位置采取了有针对性的处理措施,消除了安全隐患,为类似工程提供参考。

土岩组合深基坑稳定性分析及支护研究

在地质条件复杂的区域,土岩组合深基坑工程的稳定性关乎工程质量,需进行重点研究,鉴于此,本文通过深入分析土岩组合深基坑的稳定性问题和支护技术,探讨了不同土岩边坡破坏模式和支护结构方案的适用性。通过对某基坑工程的侧向土压力、岩石压力及土岩组合侧向岩土压力的计算分析,对比分析了“单排桩+预应力锚索”和“上部锚杆挡墙+下部双排桩”两种支护方案,结果表明,对于具有中层岩体的土岩组合地质条件,“上部锚杆挡墙+下部双排桩”支护能够提供更佳的稳定性。

深基坑支撑结构永临结合施工技术研究

支护工程换撑时需考虑施工过程中对周边环境的影响及基坑支护安全等问题,由于项目地下室施工区域和内支撑区域的交叉较多,各区施工结束时,受相邻分区进度的干扰,无法拆除对应的内支撑,影响地下室结构流水施工,延长施工工期。以宝安区某项目为例,通过设置悬挑支撑结构,对未施工区进行提前支撑,解决了分区进度不一无法拆除内支撑的问题,后续无需拆除,达到了永临结合的效果。

钢混结合内支撑在深基坑支护工程中的施工应用

大型深基坑支护工程施工中,内支撑体系通常采用混凝土内支撑,但混凝土内支撑存在资源浪费大、工期慢、支护费用高等缺点。通过对某项目混凝土内支撑与钢混支撑相结合的内支撑设计方案比选及钢混支撑相结合的内支撑施工技术应用分析,阐明钢混结合内支撑在深基坑支护工程发挥的重要作用及优点,以期为相关深基坑支护工程施工提供参考。

基于FrFT的组合预测模型在地铁基坑沉降监测中的应用

针对极限学习机(ELM)模型在地铁基坑沉降预测领域存在的参数选取困难问题,本文引入粒子群(PSO)算法对ELM模型的关键参数进行寻优,结合分数阶傅里叶变换(FrFT),提出一种基于FrFT与PSO-ELM模型的地铁基坑沉降组合预测模型。首先,采用FrFT对地铁基坑沉降数据进行多尺度分解,得到若干结构简单的子序列;其次,引入粒子群算法对ELM模型进行全局寻优,提升ELM预测性能,对于各子序列,使用提出的PSO-ELM模型分别进行建模预测;最后,叠加各子序列结果作为预测结果。使用某地铁基坑沉降监测数据进行预测实验,对比GM(1,1)模型、ELM网络模型、长短期记忆(LSTM)模型与本文组合预测模型的实验结果,证明本文提出的组合预测模型的预测精度较对比模型明显提升,从而验证了本文模型能够有效挖掘数据中存在的规律性与趋势性信息,同时解决参数选取困难的问题,为相关结构变形监测与预测提供了一定借鉴。

广州南沙某项目深基坑组合支护结构有限元分析

广州南沙某项目的深基坑采用了新型的砼芯类刚性大直径三重管(搅拌)旋喷桩+二道混凝土内支撑的组合支护结构体系。为探究该新型结构体系中钢筋混凝土加劲桩、大直径三重管(搅拌)旋喷桩及压顶板在不同工况条件下的相互作用效果,运用三维有限元分析方法,对支护体系的稳定性(主要包括位移、内力)进行数值模拟仿真分析,为保障施工安全提供数据支持。

考虑偏压效应的边坡与基坑工程永临结合设计的研究

相较于单一的边坡或者基坑工程,永-临结合工程目前缺乏成熟的支护理论和方法。永久支护(设计使用寿命超过2年)和临时支护(设计使用寿命不超过2年)结合的工程常分开设计,而忽略相互间的作用和影响。近年来,城市地下空间呈现迅猛发展的态势,出现了越来越多的基坑紧邻既有山体边坡的工程。此工程的基坑开挖改变了边坡原有的应力分布状态,对边坡的稳定产生不利影响;同时,边坡对基坑的偏压荷载使得基坑支护体系受力变得更加复杂。针对这一问题,武汉市某永-临结合工程在充分考虑了边坡-基坑结合支护下应力和位移相互影响,利用有限元分析方法分析了施工过程位移与沉降变化规律,并通过监测反馈进行验证。结果表明考虑了偏压效应的联合支护方案与监测结果较为吻合,在边坡偏压影响的区域,边坡与基坑需要共用围护体时应提升基坑临时性支护为永久性支护。