大型深基坑开挖对旁边地铁盾构隧道影响的实测分析

杭州地铁2号线旁边某深基坑开挖工程,采用"坑中坑"和"地下连续墙外再增设一排同深度的隔离桩并用连梁连接"的特殊加固控制措施。对基坑开挖引起临近隧道的水平位移、竖向位移和水平收敛进行监测,分析大型深基坑开挖对旁边地铁隧道的影响规律以及支护加固措施的效果,并提出隧道水平位移的预测经验公式。研究结果表明:基坑开挖导致隧道产生明显的正态分布水平向变形,隧道横向直径增大,呈现"横椭圆"形状,但变形符合规范要求;隧道沉降未超过工程报警值。本工程采用的加固控制措施适用于大型深基坑工程,建议土体必须采取"分块开挖、随挖随撑、分层浇筑"的方式,减小靠近隧道侧的基坑开挖暴露宽度。     

邻近基坑预降水影响下既有隧道受力变形分析

为探讨基坑降水引起的既有隧道受力变形特性,依托实际工程建立三维数值模型,以隧道的最大竖向位移为评价指标,使用正交表筛选最优组合和主要影响因素,而后对主要影响因素进行单变量分析,研究隧道受力变形规律。研究表明：通过极差分析和方差分析发现,连续墙插入深度是影响坑外隧道最大竖向位移的主要因素,故邻近既有隧道的新建基坑工程有降水需求时,可先选取该因素进行隧道变形控制;随着连续墙插入深度的增加,隧道弯矩和变形均会随之减少,当连续墙插入深度到达透水性较差的土层后隧道变形显著减小,此时隧道变形能得到有效控制,而继续增加插入深度对于控制隧道变形意义不大;降水使坑外邻近隧道产生朝向坑内斜向下的“横鸭蛋”沉降变形,施工过程中应重点关注隧道拱顶和邻近基坑侧拱腰的变形情况。     

双地铁基坑开挖对邻近高架桥桩基础的影响

为研究不同工况下双地铁基坑开挖对邻近桥桩基础的影响,采用有限元分析法,通过二维模拟寻找规律、三维模拟验证计算结果的思路,绘制出多工况下桥桩基础的变形曲线,并得出桥桩基础变形规律,以及满足桥桩基础变形限值要求的加固范围;揭示了预留低承台条件、调整基坑开挖顺序、加大基坑自身刚度等方法对控制桥梁基础变形的作用。研究表明,桥桩基础的竖向位移随着注浆深度的增加呈逐渐减小的趋势,当加固深度达到围护桩底以下1 m时,沉降值满足4 mm的变形控制要求;相较于注浆加固、调整基坑开挖顺序等手段,增加基坑刚度仍是控制邻近桥桩基础水平变形最为有效的方法;通过提前预留桥梁低承台条件,可有效减少基坑开挖对桥梁基础沉降的影响。     

地铁上穿工程中既有隧道结构周围土体注浆加固范围研究

依托北京地铁4号线西单车站上穿既有1号线区间隧道工程,采用数值模拟方法,对地铁上穿工程中的既有隧道结构周围土体合理注浆加固范围进行研究.研究结果表明:注浆宽度保持不变的情况下,随着加固深度的增加,既有隧道结构的上浮变形值逐渐减小,对既有隧道结构的合理加固深度为13.5m(加固深度达到既有隧道结构的底部)时,即可将既有线结构的上浮变形控制在安全的范围之内.加固深度hz≥18.0m时,对既有隧道结构的上浮变形值的控制不再起作用;注浆深度保持不变的情况下,随着加固宽度的增加,既有结构的上浮变形值逐渐减小,合理的加固宽度取值为6.0m.     

邻近开挖对桥梁桩基变形与内力影响分析

研究目的:邻近开挖会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响高速铁路的运营品质与安全。本文通过现场原型试验,获得深厚软土地区3种开挖工况下邻近桩基的工作性状,采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行三维数值模拟,通过与试验结果的对比分析,验证计算模型与参数的合理性。基于验证后的计算模型,探讨无支护开挖主要参数(基坑宽度、边缘净距、基坑深度)对桩身变形与内力的影响规律。研究结论:(1)邻近开挖引起的桩身位移与弯矩分布范围约为设计时主动受力桩的2.1~2.8倍,劣化了桩基的工作状态,在高速铁路运营维护中应引起高度重视;(2)基坑宽度大于5倍的边缘净距时,可忽略继续向外侧加宽基坑对邻近桩基的影响;(3)当边缘净距大于30 m(相当于6倍的基坑宽度)时,开挖窄浅基坑(宽度≤5 m且深度≤3 m)对邻近桩基的影响不大;(4)桩顶水平位移、桩身最大弯矩随深宽比增加大致呈指数型增长趋势,且间距越小,其增长速率越大;(5)本研究成果可供高铁桥梁桩基设计、施工、运营维护借鉴。     

热带雨林地区火山灰堆积层浅埋偏压隧道变形控制技术

雅万高速铁路（雅加达—万隆）地处热带雨林地区，土质为火山灰堆积层。针对雅万高速铁路2号隧道施工时出现洞内沉降、地表塌陷等问题，参考类似工程提出钢管桩牛腿加固技术。通过室内压缩固结试验、直剪试验得出火山灰堆积层黏土的黏聚力、内摩擦角和压缩模量均随含水率增大而减小。通过数值模拟分析了钢管桩不同桩心距、桩径、入岩深度下地表和隧道各关键部位的位移。结果表明：桩心距、桩径越小，钢管桩对隧道和地层变形的控制效果越好；增加入岩深度有利于控制隧道拱顶竖向位移，入岩深度15 m时地表竖向位移最小。从减小隧道和地层变形、经济性方面综合考虑，建议桩径取500 mm，桩心距取2倍钢管桩直径，入岩深度取15 m。     

软土地区深基坑近接地铁隧道施工水平位移影响因素

依据杭州文一西路提升改造工程监测数据，采用有限元软件ABAQUS建立深基坑近接既有地铁隧道三维数值模型，分析了深基坑施工时地表沉降、支撑轴力以及地铁隧道沉降的变化规律；通过改变加固区宽度、强度和近接水平间距，分析各因素对地铁隧道水平位移的影响。结果表明：地表沉降曲线呈凹槽形，随着施工的进行，钢支撑轴力和拱顶沉降基本呈线性增长，拱底总体上先抬升再沉降。地铁隧道水平位移与加固区宽度、强度和水平间距呈负相关，但水平间距在4～7 m时位移变化幅度较小；地铁隧道拱腰最大水平位移对各影响因素的敏感性排序为加固区宽度>加固区强度>水平间距，地铁隧道水平位移对加固区宽度和强度更敏感。     

伺服钢支撑系统“双控法”在邻近地铁隧道深基坑中的变形控制效果分析

目的：为控制新建基坑变形，减小基坑开挖对邻近地铁隧道的影响，需探究轴力控制和位移控制双重控制方法(以下简称“双控法”)下伺服钢支撑系统对基坑及邻近地铁隧道的变形控制效果。方法：依托杭州某基坑工程建立了该基坑与邻近地铁线的数值模型，提出了“双控法”的伺服钢支撑系统轴力模拟方案和位移控制方案，设定了相应的计算步和监测工况。对6种伺服方案下的基坑沉降量及深层水平位移量进行了对比。对不同轴力控制值和单次位移变化量控制值下对基坑的变形影响进行了分析，进而得到本工程的伺服钢支撑系统体系的设置方案。基于此方案，对基坑土体深层水平位移、基坑地面沉降、邻近地铁右线隧道沉降的模拟值和实际监测值进行对比，以分析伺服钢支撑系统变形的控制效果。结果及结论：双层支撑伺服钢支撑系统比单层伺服钢支撑系统的变形控制效果更好。“双控法”控制指标中，轴力控制值的增加可使围护结构的最大水平位移量和地面沉降量明显减小，单次位移变化量控制值的改变对最终变形结果影响不大。“双控法”下的伺服钢支撑轴力系统能够有效控制基坑变形，保护邻近既有地铁隧道结构安全。     

群桩施工引起邻近场地扰动变形的试验研究

在邻近既有线的新建线地基上进行大面积群桩施工可能对既有线带来不利影响。依托鲁南高速铁路并轨段路基工程,开展不同桩型群桩成桩现场试验,研究大面积群桩成桩对邻近场地变形的影响,并将试验成果应用于新建线地基加固方案中。群桩施工扰动引起的邻近场地水平位移与竖向位移随成桩排数的增多呈现先增大后逐渐稳定的趋势,位移发展经历快速、慢速和逐渐稳定3个阶段;引孔深度15 m及20 m成桩工艺对静压管桩挤土变形的防控效果显著;以1. 5 mm为变形特征值时,管桩群桩引起地表隆起变形范围在0. 4倍桩长以内、横向变形范围在2倍桩长以内,微型桩及灌注桩引起邻近土体变形范围都在5 m以内;采用灌注桩群桩对鲁南高速铁路并轨段路基进行地基加固,既有路基坡脚测点向外位移最大值在1. 0 mm以内,表明既有路基基本不受施工扰动影响。     

长距离上叠并行的基坑开挖对既有下卧隧道的施工影响与变形控制

目的：上叠并行的基坑合理加固和开挖是保证基坑稳定和下卧的既有隧道位移控制的关键。合理选择基坑开挖施工方案，可以有效控制既有隧道变形并保障施工中基坑的安全稳定。方法：依托深圳岗厦北枢纽南区基坑工程实例，采用有限元数值模拟的方法对施工过程进行模拟，分析了不同降水深度和不同加固范围条件下的基坑开挖方案对既有下卧隧道变形规律的影响；根据对下卧隧道变形控制效果的分析，对施工方案进行比选，优选了合理的施工方案；最后经现场实测数据加以验证。结果及结论：研究结果表明：长距离上叠并行的上方基坑开挖易引起既有下卧隧道产生较大竖向位移；现场监测结果与对应的数值模拟结果较为一致，推荐的降水至隧道底部及坑底以下抽条加固的方案可有效控制既有下卧隧道的位移。     

基坑群施工引起邻近地铁高架结构变形分析

研究目的:软土地区基坑群施工对邻近地铁结构变形影响较为复杂。本文基于工程实例反演土层参数,综合考虑土体小应变、剪切强度、压缩硬化、加卸载等特性,分析基坑平面布置、深度、数量等因素下软土地区基坑群对邻近地铁结构的变形影响,以期为软土地区地铁高架结构周边基坑群施工变形控制提供参考。研究结论:(1)单个基坑与结构间的距离、基坑宽度及深度对结构变形均有明显影响;结构横向变形发展超过竖向,特别在距单个基坑约2H范围内(H为基坑深度);单个基坑开挖影响范围超过5H;基坑开挖宽度约为8H时,结构变形曲线产生较明显的拐点;结构变形在单个基坑开挖深度5 m内较小,但在开挖深度超过10 m后,变形明显;(2)单侧双坑不同开挖顺序对结构变形影响相当,但横向变形超过竖向;不同工序引起的结构变形曲线形态有明显差异;(3)对称双坑开挖引起的结构横向及竖向变形均表现出一定的非线性特征,结构竖向变形表现出较明显的非线性叠加效应,变形量约为单个基坑线性叠加值的1~1.5倍,不同工序对结构横向变形影响较小;(4)双侧四坑施工导致结构变形产生明显的非线性特征,结构横向最终变形较小,结构竖向最终变形曲线呈现明显的蝶形状特征,变形曲线在坑间出现明显拐点,且变形极值点从基坑中心对应区域向坑间移动;(5)对称双坑、双侧四坑间对应区域的结构最终横向变形曲线均表现出明显的回弹现象;(6)本研究结论对邻近基坑群的地铁高架结构整体变形控制有一定指导意义。     

基坑被动区软土层加固宽度的数值分析

结合深圳市一实际工程,采用数值模拟方法,研究基坑被动区软土层加固宽度对基坑桩锚(撑)支护结构的影响规律。结果表明:坑底被动区加固对减小围护桩变形、受力及坑外地表沉降有效;同时坑底被动区软土层加固存在最优加固宽度,在加固宽度大于最优加固宽度时,围护桩变形、受力及坑外地表沉降基本处于稳定状态;考虑安全、经济等多方面的因素,在以减小围护结构变形、内力和地面沉降为主要目标时,建议基坑被动区软土层最优加固宽度取坑底软土层厚度的3~4倍。     

基坑开挖对运营高铁路基变形影响因素分析

以软土地区某邻近运营高铁路基的基坑工程为例,采用数值分析方法,建立包含基坑及高铁路基在内的三维分析模型,研究降水方案、坑底加固、围护结构插入比以及基坑距路基坡脚距离这4个因素对高铁路基变形的影响。结果表明:与一次性降水相比,分层降水所造成的路基最大沉降和水平位移分别减小3.8%和5.2%;坑底加固对路基沉降的影响较小,但对路基水平位移影响相对较大;围护结构插入比存在一个最佳值,超过该值后继续增加插入比对减小路基变形作用不大;路基最大变形的峰值点出现在基坑距路基坡脚距离为10~15 m处。研究成果可为基坑支护设计和施工及邻近高铁的运营提供参考。     

侧方基坑开挖对盾构隧道的影响研究

为了研究侧上方基坑放坡开挖对盾构隧道的影响,利用FLAC3D建立三维数值模型,模拟轨道交通侧方基坑开挖的施工全过程,从盾构管片内力及模型位移等角度分析基坑开挖对盾构隧道的影响,并将数值计算结果与现场观测数据进行对比。结果表明,随基坑开挖深度的不断增加,盾构管片及基坑边坡水平位移不断增大,当基坑开挖至坑底时,基坑中部位置处盾构管片变形最大,管片拱肩位置处水平位移最大(为5. 24 mm),拱顶最大竖向隆起为1. 01 mm,拱腰最小曲率半径达482 690 m,管片拱肩位置处存在压应力集中(最大压力为3. 58 MPa)。当基坑内部结构施工完成后,管片水平位移量减小。为减小基坑开挖对盾构隧道的影响,基坑开挖至坑底后应尽快施作内部结构,有利于控制盾构管片变形。     

基坑分块开挖对下卧盾构隧道的变形影响分析

为研究分块开挖基坑对下卧盾构隧道保护的有效性,以深圳市双界河路段某基坑工程为例,建立三维有限元模型,对比下卧盾构隧道竖向位移计算值与实测数据,在此基础上分析不同分块开挖方式对下卧隧道附加弯矩、内径变形的影响,并进一步研究分块开挖与坑底土体加固共同作用下隧道的变形规律。结果表明:在分块数量相同的情况下,横向分块的开挖效果要好于纵向分块开挖,且横向分块数量越多,对隧道竖向位移控制效果越好;隧道最大附加弯矩在拱顶处,隧道整体呈拱顶、拱底处伸长,拱腰处压缩的变形趋势;坑底加固土体可有效控制隧道竖向位移,在隧道变形控制较为严格的工程中,建议在开挖前对坑底土体进行加固。     

基坑降水开挖对邻近高架桥梁桥墩的影响及控制对策

对某地铁车站基坑降水开挖对邻近高架桥墩的影响进行了分析研究。简要介绍了该地铁车站的工程概况,以地铁车站下穿临近桥梁桥墩部分为背景,采用考虑流固耦合作用的三维数值模拟方法。探讨了深基坑降水开挖对邻近桩基的影响规律,并对几种加固措施的位移控制效果进行了分析,结果表明:通过优化降水方案来控制邻近桩基变形的效果比较明显;隔离桩、主动区加固和被动区加固都能一定程度地抑制桩基的水平位移。     

软黏土地区地下连续墙施工对邻近地铁隧道的影响

为探究软黏土地区地下连续墙施工对邻近地铁隧道的影响,现选取近邻某地区已运营地铁隧道的基坑实测数据并结合数值模拟进行分析。结果表明：隧道竖直位移和水平位移都随着隧道与基坑的距离的增加而呈现出阶梯状下降趋势,地连墙施工对隧道左线的水平位移的影响范围是0.71H(H为成槽深度),对竖直位移的影响范围是0.75H,有限元数值模拟得到的影响范围分别是0.75H和0.8H;地连墙施工时地铁隧道产生“横鸭蛋”式变形,数值模拟得到的结果能较好地拟合实测的数据。研究成果对类似工程的设计、施工和监测等能提供参考。     

黄土地区基坑近接施工变形控制标准数值模拟研究

为得到湿陷性黄土地区基坑近接既有地铁结构的位移规律和控制标准,基于西安地铁5号线车站基坑临近区间隧道和车站施工,采用数值模拟手段,分析不同净距状态下新建基坑开挖引起的地表位移、新建基坑结构位移及既有结构位移,研究新建基坑开挖对既有车站、既有隧道的影响。结果表明:地表沉降值仅在新建基坑与既有结构之间的范围受水平净距影响较大,新建基坑围护结构位移仅在与既有结构邻近的一端受净距影响较大;既有结构向着新建基坑方向发生整体水平移动,且随着净距减小,水平位移增加;应尽量避免净距小于12 m的情况,当净距为18 m时,应控制新建基坑与既有结构邻近侧围护结构的水平位移最大值在15 mm以内。     

基坑开挖对下卧隧道变形影响分析及合理加固范围研究

在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海段下沉式隧道需要采取明挖基坑的方式长距离平行上跨既有的地铁11号线隧道,而基坑开挖会使下卧隧道产生结构变形和附加受力,从而影响隧道的运行安全。借助数值分析软件,对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同旋喷桩地基加固情况下基坑开挖对下卧隧道的受力和变形影响。在此基础上,提出了合理的地基加固宽度和深度,把地铁隧道变形控制在规定范围内。最后,通过对现场监测数据的分析,验证了所提地基加固方案能有效控制下卧隧道的变形,并为以后类似工程的设计与施工提供了借鉴和参考。     

考虑蠕变的邻近地铁隧道深基坑开挖工序优化

研究目的:针对现有软土地层邻近地铁深基坑开挖工序研究没有考虑软土的流变特性且缺乏系统性的情况,以深圳地铁11号线前海湾车站为工程背景,通过考虑淤泥地层的蠕变特性,模拟研究基坑不同横向、纵向分块和竖向分层开挖对基坑和邻近地铁隧道的变形影响,以期为前海湾站基坑的开挖工序选择提供理论依据。研究结论:(1)当基坑水平向只横向分块时,应先开挖远离隧道一侧的基坑土体;(2)基坑竖向分层开挖、只纵向或横向分块开挖时,桩最大水平位移与分块数呈指数关系;水平方向不分块时,竖向分层开挖厚度控制在1.5~2 m之间可使基坑靠近隧道一侧桩体最终变形值减小9%;(3)在分块数相同且不改变支撑架设的条件下,基坑横向分块且远离隧道一侧先开挖的效果最好,其次为横向和竖向都分块,最后为纵向分块;(4)研究结果对前海湾车站基坑以及类似深基坑工程的施工具有指导意义。