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1 m左右;混凝土立柱的存在会明显加大围护结构的整体刚度,进而减小围护桩的侧移;基坑外侧最大沉降发生在约为1/2基坑宽度的区域,周边土体沉降范围约为4倍支护深度;混凝土立柱能减小基坑底部土体的回弹。采用支护与主体结构结合的方式,可以减小基坑在施工过程中的变形。     

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。     

兰州地铁世纪大道站基坑支护监测与数值模拟

研究目的:兰州地区的工程水文地质条件特殊,关于地铁深基坑的桩撑支护设计、施工监测及数值模拟研究尚属空白。本文以兰州地铁世纪大道站基坑为例对桩撑支护结构设计为例,对桩顶水平位移、桩体水平位移、内支撑轴力和地表沉降监测结果进行研究。研究结论:(1)基坑开挖初期,桩身呈向坑内变形的前倾型曲线,随着基坑的开挖和支撑的安装,桩身变形曲线逐渐向")"形变化,最大水平位移发生的位置也随之下移,一般出现在桩体中部的4~10 m范围,约为坑深的1/3~2/3;(2)基坑开挖过程中,实测圈梁水平位移一般为5~10 mm,远小于规范30 mm控制值;(3)桩底附近仍有少量位移,说明将支护桩嵌固段作为固定端的设计方法有待完善;(4)地表沉降和水平位移大小分布是对应的,基坑周边土体呈现沉降一隆起一沉降一隆起一沉降状态,最大地表沉降约位于基坑外侧1/3倍坑深处;(5)采用有限元软件ADINA模拟基坑开挖过程,将有限元计算值与实际监测结果进行对比,发现二者比较接近,发展变化趋势几乎一致,说明有限元分析的结果可靠,桩撑支护结构支护效果理想;(6)本研究成果可为类似深基坑工程的设计和施工提供借鉴。     

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。     

呼和浩特地铁深基坑支护冻胀影响数值分析

研究目的:为研究低温作用下水土冻胀对地铁基坑支护结构的影响,依托呼和浩特市某车站地铁基坑,建立地铁深基坑数值计算模型,模拟季节温度变化对基坑体系的影响,探究越冬基坑在外界温度变化条件下,基坑周边土体、地下连续墙及坑底土体温度场变化规律,水土冻胀力主要影响范围,基坑支护体系内力及变形的变化规律。研究结论:(1)冻胀初期受表层温度影响较大的范围主要集中在5 m以内,随着外部温度的逐渐下降,土层冻结深度在逐渐增大,且在距离基坑0. 5 m范围内最大冻深达到15 m,在基坑外侧边缘的土体冻深相对较小,受气温影响较大;(2)基坑外侧土体受冻胀影响范围集中在7 m以上,随着基坑深度的增加,支护结构受冻胀的影响逐渐减少,且影响减少得较为迅速;(3)低温条件下考虑水土冻胀影响,基坑第一道横撑轴力增加约22%,地连墙最大水平位移增加约24%;(4)本研究成果可为严寒地区深基坑工程支护设计与施工提供参考。     

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。     

下穿既有道路工程深基坑支护方案与监测分析

以厦门市疏港路下穿仙岳路深基坑工程为背景,对支护桩竖直与水平方向位移、锚索拉力、桩身变形、桩体内力、坑外地表沉降、地下水位变化、临近海沧大桥引桥桥墩等进行现场监测,分析"灌注桩+预应力锚索+桩间二重管旋喷"和钢板桩支护两种方案的应用效果。监测结果显示:桩身沉降累计值为7.19 mm;桩体内力弯矩值变化范围由85～184 k N·m至300～450 k N·m;桩体变形受到坑外临近车辆和锚索的影响最大;预应力锚索最大拉力值为178 k N;周边地表沉降值最大达到36.07 mm;地下水位受基坑开挖的扰动较小;海沧大桥引桥桥墩几乎未受到基坑施工的影响。     

上撑下锚坑中坑支护结构的变形与受力分析

研究目的:为研究上撑下锚坑中坑支护结构的变形与受力特性,通过有限元模型,对义乌国际商贸城站坑中坑的开挖过程进行数值模拟,而后期的现场实测数据验证了前期的分析结果.研究结论:(1)上撑下锚坑中坑开挖过程中,围护桩外侧土体水平位移最终呈"悬臂式"与"鼓肚形"相结合的变化形式;坑中坑的开挖对外坑围护桩及桩体外侧土体外变形的影...     

SMW工法桩与锚索支护体系地表沉降变形分析

研究目的:基坑开挖引起的土体移动会使得周边建(构)筑物发生不同程度的附加变形,并对环境造成影响.本文通过杭州火车东站通道基坑现场实测数据与理论计算数据的对比,分析了SMW工法桩加预应力锚索的支护体系引起远坑壁处产生过大竖向沉降的原因,希望能为类似支护设计选型、施工提供指导意见.研究结论:基坑隆起、围护墙位移、锚索施工、...     

双排桩支护在某综合交通枢纽工程应用探讨

研究目的:结合某市在建综合交通枢纽工程,针对工程所处的城市垃圾填埋区的特殊地质条件和工程自身的特点,对如何运用双排桩支护结构形式在这一典型工程中进行设计探讨。研究结论:通过具体的工程实践,取得了双排桩设计的相关经验参数,与单排桩相比,双排桩支护结构能有效地控制基坑侧向变形和减小桩身弯矩,桩身弯矩更合理;考虑桩土相互作用的计算模型研究表明,随着开挖深度的增加,在影响范围内土体的水平位移逐渐增加,且基坑开挖对土体水平位移的影响程度随着土体的深度逐渐减小。     

某地铁深基坑桩撑支护结构施工力学行为分析

研究目的:特殊红砂岩地层严重影响兰州地铁车站深基坑支护施工安全,因此研究特殊红砂岩复杂环境下深基坑施工力学行为迫在眉睫。本文以兰州地铁1号线东方红广场站深基坑桩撑支护结构为工程背景,依据现场监测结果和数值计算模型对比分析了围护结构、周边建筑物及地表沉降的位移变化规律。研究结论:(1)数值模拟结果和现场监测结果对比分析表明,两者的结果相近,变化趋势基本一致,说明运用生死单元法对基坑开挖支护分析的结果可以为深基坑的设计与施工提供有效指导;(2)现场监测桩顶水平位移最大值为10.51 mm,小于30 mm的控制值,这说明咬合桩+钢支撑的支护结构可以有效地控制兰州特殊红砂岩地层基坑位移;(3)随着基坑开挖和支护的持续进行,桩身的前倾型变化曲线逐渐成为"鼓肚"形,最大测斜值为10.56 mm,发生于2/3倍的开挖深度附近;(4)随着基坑的不断开挖,周边建筑物距离车站越远,其竖向沉降位移越小;(5)基坑周边的最大沉降发生于距离基坑边缘1/3倍坑深处;(6)本研究成果可为兰州地区类似特殊地层地铁深基坑的设计与施工提供指导。     

邻近地铁盾构隧道的深基坑支护分析

佛山市岭南天地项目大型深基坑在紧邻盾构隧道侧采用“地下连续墙+后排桩+竖向混凝土斜撑”支护结构,并对基坑土体进行加固。结合场地地质条件及基坑施工特点,采用有限元方法分析深基坑施工过程及其对支护结构与隧道结构变形的影响,论证了支护结构的可行性,并将模拟结果与实测数据进行了对比分析。研究结果表明：采用的支护结构与基坑土体加固措施一起形成“加强型门式刚架”的复合支护结构,整体共同作用明显,支护效果较好,计算结果与实测数据基本吻合。     

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。     

车站异形深大基坑施工过程试验研究

研究目的:异形深大基坑施工过程的稳定性一直是工程界研究的热点和难点问题,为探究异形深大基坑施工过程中支护结构变形演化规律和受力特征,本文以某大型异形深基坑为依托,开展支护结构变形和受力现场试验研究,以期为依托工程和类似工程设计施工提供指导。研究结论:(1)异形深大基坑支护结构变形的空间效应显著,异形段的墙顶水平位移大于标准段;(2)地下连续墙的水平位移两头小、中间大,随深度增加呈三角形分布,位移最大处发生在基底±3 m附近;支撑处墙体位移较小,外荷载、施工中断会使墙体位移增大;(3)当基坑深度小于15 m时,支护结构土压力分布规律接近朗肯土压力理论值;当基坑深度大于15 m时,支护结构土压力明显小于朗肯土压力理论值,按理论计算值指导设计施工偏于保守;(4)异形深大基坑施工建议采取"地下连续墙+钢筋混凝土支撑+钢支撑"的组合支护形式,可有效控制支护的过大变形;(5)本研究成果可为基坑工程施工提供参考和借鉴。     

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。     

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。     

西安地铁车站深基坑变形规律的有限差分法模拟

采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究西安地铁车站深基坑变形规律。计算结果表明,桩身水平位移能够直接反映围护结构变形特性,围护桩水平位移最大的地方发生在基坑中部到三分之二基坑深度处,基坑周边地表沉降槽中心距坑壁8 m。将数值计算值与现场实测值对比分析发现,各个工况下桩身水平位移、内支撑轴力以及基坑周围地表沉降的实测值和模拟值趋势基本一致,表明FLAC(有限差分法)数值模拟可为施工前深基坑围护结构设计方案的可行性做出合理评价。     

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。     

工字钢排桩支护体系在地下基础工程施工中的综合应用技术

"桩墙合一"最大的点是将单一的基坑支护结构转换为地下室永久结构的外墙组成部分。介绍了在复杂交通环境条件下采用"桩墙合一"基坑支护技术的应用实例,通过在地下基础施工过程中采用相应的技术措施,解决了型钢排桩锚杆支护体系与基础挡墙防水综合施工的问题,为在施工区域有限及周边地下市政管网复杂环境下地下基础施工提供经验。     

软弱地层基坑开挖支护方案比选研究

针对软弱地层基坑开挖稳定性问题，结合实际软弱地基基坑开挖实例，以不同开挖步骤为基础，分析了软弱地层基坑在开挖过程支护结构内力变化，并依据软弱地层土体性质对其稳定性进行校核。通过对不同支护方案下结构内力和安全系数对比分析，明确了软弱地层基坑支护最佳支护方案。结果表明：软弱地层基坑开挖可分为“浅部开挖和支护”“深部开挖和支护”“拆除支护”三个步骤进行，“PC工法桩+钢筋混凝土支撑”的方式可以有效抑制软弱地层边坡变形，增加基坑稳定性。本工程中基坑开挖的深度影响范围约为5～10 m,且基坑边坡土体最大位移出现在基坑顶部；竖向支护结构的弯矩和剪力在基坑开挖底部附近会出现极值，并呈现正负交替现象。