地铁车站支护与主体结构相结合深基坑变形

依托济南某地铁车站基坑工程,建立考虑土与结构共同作用的三维数值模型,模拟支护结构与主体结构相结合的基坑施工全过程,研究基坑的围护桩侧移、坑外地表土体沉降和坑底土体回弹规律.结果表明:随着开挖深度的增加,围护桩向基坑内部运动,且最大侧移沿桩身逐渐增大,最大值为开挖深度以上1m 左右;混凝土立柱的存在会明显加大围护结构的整...     

富水砂卵石地层明挖车站基坑围护桩合理桩间距研究

通过二铰拱力学模型对桩土接触部位建立强度控制方程,并结合土体极限破坏绕流控制条件,对富水砂卵石地层基坑开挖排桩支护的桩后土拱进行理论推导与分析。再结合本地区特殊地质条件建立有限元模型进行分析,得出不同桩间距条件下土体破坏时的塑性区发展规律,以此得出桩后土拱在各种破坏条件下的桩间距与桩径的比值关系。     

桩锚-土钉复合支护在基坑临近桥墩防护中的应用

以乌鲁木齐轨道交通2号线高铁站基坑支护方案变更为背景,梳理桩锚-土钉复合支护的受力机理和特点。运用PLAXIS分析基坑开挖周边土体变形和临近桥墩的侧移情况,定量给出桩锚-土钉复合支护的经济性分析。工程实测数据表明,桩锚-土钉复合支护可有效控制基坑侧向变形,实现对临近桥墩桩基础的保护。相对于传统围护-内支撑形式,桩锚-土钉复合支护造价低廉、可节省大量工程投资,经济效益显著。     

龙门吊移动荷载下土岩组合地层基坑变形监测与分析

苗岭路站是在青岛地区特有的土岩组合地层结构中开挖的明挖换乘车站,基坑周围既有和在建建筑物众多,开挖过程中的地质条件、施工条件、荷载条件等多种复杂因素会引起基坑围护结构及周围土体较大变形,从而对基坑安全产生较大影响。为满足基坑施工及周边建筑环境安全要求,本文基于现场监测,分析了龙门吊作业期间基坑周围地表沉降、围护桩侧移、桩顶水平位移、桩体沉降、建筑物基础沉降和锚杆内力。结果表明:龙门吊移动荷载作用下围护结构应力、变形均在设计限值以内,桩锚支护体系对于龙门吊荷载作用下的土岩组合深基坑工程合理有效。     

桩锚支护深基坑变形规律研究

对某地铁深基坑开挖与支护过程进行有限元仿真计算与分析,重点分析计算桩锚联合支护基坑周边地表竖向沉降规律及其与围护桩插入比、锚杆锚固长度的关系。研究结果表明:基坑周边地表沉降曲线呈"凹槽型",地表最大沉降位于距基坑壁0.3～0.7H(H为基坑深度)的范围;随锚杆锚固长度的增大,地表沉降槽峰值沉降点有远离基坑的趋势;本基坑项目围护桩的最优插入比为0.3左右;地表峰值沉降随锚杆锚固长度的增大而呈线性减小的趋势。     

复合立柱桩支承下深基坑围护结构变形性状

研究目的:基坑工程中支护结构与主体结构相结合,不仅对基坑稳定性有着重要影响,而且还具有较大的工程应用价值。本文以济南轨道交通R1线演马庄西站基坑工程为例,针对车站主体结构永久立柱兼作竖向临时支撑这一新型结构形式建立三维数值计算模型,以挡墙围护结构的水平侧移作为基坑稳定和安全性评价指标,讨论立柱桩的插入比、直径和间距等因素变化对基坑挡墙结构侧移的影响,并给出在济南黄河厚冲积地层条件下深基坑支护体系中立柱相关参数的取值建议。研究结论:(1)增加立柱桩插入比对围护桩的约束起到的作用有限,类似条件工程的插入比建议值为0.5～0.7;(2)立柱桩直径为400～500 mm时,能够有效地限制围护桩的水平侧移;(3)立柱桩间距对围护桩的水平侧移存在一定的影响,类似条件工程的立柱桩间距建议值为7.5～9.5 m;(4)本研究成果可应用于采用新型支护方法的深基坑工程设计与施工中。     

临近既有地铁区间隧道基坑设计方案研究

基于数值模拟及敏感性分析的方法对临近既有地铁区间隧道工程基坑支护方案的各个设计要素(坑壁土体加固参数、围护桩截面尺寸、钢支撑型号、支撑竖向及横向布置参数)进行探讨。拟定7种支护形式作为研究方案,建立三维数值模型对基坑开挖全过程进行模拟计算,得出各方案中地铁隧道横向位移值;对各支护要素与位移控制效果相关联的敏感性进行研究,得出各种位移控制措施的优先排序:(1)围护桩参数,(2)钢支撑直径,(3)钢支撑竖向间距及道数布置,(4)支撑水平间距,(5)坑壁土体力学参数。     

土岩组合地层长短桩支护结构力学特性研究

土岩组合地层基坑中若采用长短桩的围护形式，涉及长短桩的协同支护效应，其开挖变形规律不易通过理论公式分析，形变机理尚不明确。采用数值模拟和现场监测相结合的方法，研究土岩组合地层深基坑开挖引起长短桩围护结构的变形与受力特性。研究结果表明：在土岩组合基坑中，长短桩围护结构最大侧移点位于土岩分界面附近，且侧移曲线在开挖面以下迅速收敛，与全土质基坑中围护结构侧移呈现较大差异；风化线以上段桩身弯矩近似呈“两端简支分布荷载梁”类型，风化线以下段桩身弯矩曲线反弯点位于开挖面处；长桩数量减少使支护结构嵌固段约束能力降低，桩身弯矩随之增大，但对风化线以下段桩身弯矩影响较大；各开挖阶段短桩弯矩随长桩同步增大，长桩与短桩表现出一定程度的协同工作机理。     

基坑降水对滨海软土地区基坑施工的影响分析

为讨论滨海软土高水位地区基坑降水对施工的影响,采用Midas GTS NX数值模拟软件依据广州某淤泥质软土场地基坑建立了3D分析模型。分别对未进行降水处理、一次性降水、分次降水三种不同工况下的基坑模型进行讨论,对基坑开挖后整体变形、内外部的土体变形、围护桩变形、锚索应力等力学参数进行了分析。结果表明,降水对基坑的变形控制有利,在条件允许时采用分次降水效果最佳。不降水工况与降水工况对比,土体与支护结构的最大变形位置会产生变化,基坑边角位置采用排桩+内支撑被动支护形式支护,位移控制效果比锚索主动支护效果略逊一筹。     

管廊节段堆载对基坑及周边环境的影响研究

在管廊节段吊装前,通常需要将其提前堆放于基坑边侧,此堆载会产生附加土压力,易引起支护结构及周边地层出现大的位移变形。为了解管廊节段堆载对基坑及周边环境的影响规律,保证基坑施工安全,以某管廊基坑工程为例,采用岩土有限元程序模拟综合管廊基坑施工,分析堆载1～10节预制节段过程中基坑周边地表、结构的变形及受力响应特征。结果表明:基坑开挖至基底后,随着堆载的增加,地表沉降极值增加15 mm左右,而围护墙侧移、弯矩、支撑轴力增幅则在10%以内,未堆载侧基坑基本没有影响。     

基坑支护结构两侧有限土体作用数值模拟分析

本文应用数值模拟的方法,以北京市通州区某典型深基坑土层条件为基础,研究了支护结构两侧有限土体范围及坑中坑宽度对支护结构桩顶水平位移、桩身最大弯矩及桩身土压力分布的影响。计算结果表明:(1)在北京地区地层条件下,基坑外侧有限土体对支护结构的影响范围为1.5h,当基坑外侧有限土体范围为大于1.5h(h为基坑深度)时,基坑外侧土体对支护结构影响较小。(2)基坑内侧有限土体对支护结构的影响范围为1.5h,当基坑内侧有限土体范围为大于1.5h时,坑中坑施工对支护结构影响较小。(3)坑中坑宽度对支护结构的影响较小。研究成果对相关工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

循环荷载下冻土桩基力学特性研究

通过给冻土单桩模型上端施加循环荷载,分析循环荷载幅值、频率及冻土温度的变化对桩身应变、桩身轴力、桩侧冻结应力以及桩土相对位移的影响规律,开展循环荷载作用下冻土桩基力学特性的研究。研究结果表明:桩身应变随着加载时间先增加后稳定,且低温环境和小荷载条件下更有利于桩身应变的稳定;桩身的应变随荷载幅值及频率的增加而变大,随温度的降低而减小;桩身轴力沿着桩深不断减小,是由于桩侧土体使桩从上部开始受力;低温环境下桩身轴力相对较小,这是冻土地区桩基稳定的有利条件;桩侧冻结应力首先从桩基的上端发挥作用,并逐渐向下传递,分别增大荷载幅值、频率及降低温度都会增强桩侧冻结应力;桩土相对位移受荷载幅值、频率及温度的影响明显,频率能够影响桩土的承载模式。     

考虑应力路径基坑变形计算及支护性能研究

基于半无限大弹性空间在条形荷载作用下应力的Melan解,首先根据基坑开挖过程应力状态的变化,建立基坑开挖问题的平面力学分析模型。利用Duncan-Chang曲线模型中的参数计算方法,推导加载和卸载模量公式,进而结合平面应变问题的物理方程和几何方程,建立平面应变问题的本构方程,得到基坑开挖后土体位移计算方法。然后建立土压力与支护结构位移的正弦和幂函数关系曲线,提出土压力计算方法。最后将理论成果应用于工程实践,将土体位移和土压力的理论值与实测数据进行对比分析。研究结果表明:该计算模型得到的基坑变形位移与实测结果吻合较好,验证了土压力与位移计算方法的合理性,同时由监测数据得到锚索预应力随时间的三阶段变化趋势,以及深层水平位移和坡顶竖向位移的匙形分布特点。     

杭州感知谷项目临河基坑设计与分析研究

研究目的:基于杭州滨江区感知谷基坑工程,结合现场施工实测数据及有限元模拟结果,对典型软土地区临近河道基坑施工对周边环境影响以及河道对基坑支护影响进行深入分析。通过对现场实测数据、有限元分析数据、基于半无限空间理论计算数据进行对比、分析,验证周边存在河道等构筑物情况下采用半无限土理论基坑计算的可行性,研究基坑受力及变形规律;确定合理基底加固措施,研究不同因素对基坑周边河堤等建(构)筑物变形的影响。研究结论:(1)本基坑位于软土地区,基坑开挖时围护结构深层水平位移曲线呈“鼓肚”状抛物线,围护桩最大水平位移发生在基坑底部4～5 m处;(2)通过数据对比可知,河道侧支护桩深层水平位移、土体沉降明显小于远离河道侧;(3)通过多软件计算结果分析可知,临近河道侧土体坡度较小且河道距离基坑大于1倍基坑深度时,采用半无限土理论计算得到的支撑轴力、基坑变形等结果依然可应用于工程设计;(4)通过总结分析,提出了增大河堤刚度可有效减小临近河道侧地表沉降、河堤变形;(5)通过对本项目设计与分析研究,可为类似软土地区临河复杂基坑工程设计及施工提供参考。     

H+Hat组合型钢板桩基坑支护结构三维数值模拟研究

H+Hat组合型钢板桩作为一种新型基坑支护结构,相对于传统的钢筋混凝土支护结构具有施工速度快、环境影响小、经济性好等诸多优点,在铁路工程、建筑工程、港湾工程等领域中具有广泛的应用前景。采用三维数值模拟技术对H+Hat组合型钢板桩在基坑开挖过程中的土压力分布、钢板桩内力和变形以及基坑周边土体的变形进行研究。     

有限土体土压力理论在异型深基坑工程中的应用研究

针对砂卵石地层新建隧道穿越既有线面临的异型深基坑工程,对基坑侧壁与既有地铁车站风亭间的夹土体进行受力分析,明确在平均土体宽度b=3.5 m条件下,对于竖直段,当开挖深度大于6.5 m时,就必须考虑有限土体土压力的影响,提出相应的计算模型与简化公式,发现有限土体土压力与开挖深度近似成线性关系;对于扩挖段,基于有限土体受力特性,提出扩挖段有限土体土压力计算模型与简化公式,由于扩挖边承受一定的土体自重,因此扩挖点处基坑侧壁土压力有所增加,扩挖段有限土体土压力与开挖深度近似成指数关系,但随着扩挖深度的增加,有限土压力明显小于常规土压力,同时随着扩挖段有限土体宽度的减小,有限土压力与常规土压力差值趋于稳定;最后通过数值分析,发现有限土体土压力作用下,异型基坑自身的变形相对较小,其水平变形主要集中在左侧隧道侧与基坑扩挖段,同时基坑的变形与裂缝均能满足规范要求。有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于确保工程安全并控制工程造价。     

成都某地铁车站深基坑水平变形分析

成都某地铁车站深基坑位于砂卵石地层中,周围各类建筑物和生命线工程密集,对施工变形控制要求严格.通过基坑围护桩测斜数据分析围护桩的最大变形、相应位置及其与支撑施作时间的关系,通过数值模拟研究围护桩在基坑开挖过程中的应力应变特征.研究结果表明:选择护壁桩加三道横向支撑作为围护体系能满足安全施工要求;基坑阳角部位、基坑轮廓长边中点部位、各围护桩的桩体中部应重点加强施工监测和支护;第二次和第三次开挖时段,基坑塑性区部位最小主应力分化明显,局部甚至出现拉应力,应加强观测.     

刚性桩桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析

结合铁路CFG桩复合地基现场试验,进行桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析。试验表明,在路堤填土荷载作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,并且桩间土附加应力随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增大。采用轴对称圆柱坐标系,针对有无桩帽的刚性桩复合地基,选取单桩处理面积范围内土体进行桩土相互作用分析,得出刚性桩复合地基桩顶段桩间土附加应力的计算方法。分析结果表明,在桩间土内部的剪切力和桩与土间摩擦力的作用下,桩和桩间土所承担的荷载在桩顶段重新分配,使桩间土所承担的荷载减小,而桩身所承担的荷载增加。桩土间黏聚力和摩擦角越大,桩间土中附加应力衰减的速度越快。计算值与数值模拟及现场实测结果的对比表明,计算方法可靠。     

北京地铁明挖车站典型支护结构的变形规律研究

为研究明挖车站典型支护结构的变形规律,对北京地铁6号线二期7座砂性地层中分别采用围护桩+锚索、围护桩+钢支撑、地下连续墙+钢支撑3种支护形式的明挖车站深基坑变形监测数据进行分析,并与以往类似工程进行对比。研究表明:围护桩+锚索、围护桩+钢支撑形式下的地表沉降在0.15%H以内(H为开挖深度),地下连续墙+钢支撑形式下的地表沉降在0.1%H以内,3种支护形式下的基坑外地表沉降最大值所在位置与基坑边的距离大致为0.5~0.7H,且沉降影响范围约为1.5H;3种支护形式下的桩顶水平位移在0.1%H以内;围护桩+锚索和地下连续墙+钢支撑形式下的桩(墙)体水平位移在0.1%H以内,围护桩+钢支撑形式下的桩(墙)体水平位移在0.15%H以内,3种形式下基坑最大桩(墙)体水平位移所在深度分别为0.3~0.4H、0.4~0.7H及0.5H。     

基于监测数据的桩锚支护锚索应力变化规律研究

基于实际工程中锚索应力监测数据，结合工程实际施工进度以及基坑开挖过程中土压力变化规律等，研究了桩锚支护结构中锚索部分的应力演化规律，将锚索应力随时间变化分为波动期、急变期、稳定期三个阶段，分析了每个阶段产生的原因以及各自的特点。本文所提出的锚索应力变化阶段划分方式能够适应绝大多数桩锚支护结构锚索应力变化过程，该分类方法对今后桩锚支护结构中锚索应力的研究以及桩锚支护结构在实际工程中的应用具有一定的参考价值。