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。     

不同桩撑支护形式的地铁明挖车站基坑变形监测研究

为研究不同桩撑支护形式的地铁明挖车站的基坑变形规律,对北京地铁6号线二期2座采用直径800 mm围护桩+3道钢支撑支护形式,1座采用直径1 000 mm围护桩+2道钢支撑支护形式的明挖车站基坑变形监测数据进行分析。研究表明:(1)两种桩撑形式下的基坑外地表沉降、桩顶水平位移和桩体水平位移变化规律接近;(2)基坑外地表沉降、桩顶水平位移、桩体水平位移分别在0.15%H、0.1%H、0.15%H范围以内(H为基坑开挖深度);(3)直径1 000 mm围护桩+2道钢支撑支护形式下的基坑变形更小,同时针对盾构先行过站而后开挖车站基坑的工程,直径1 000 mm围护桩+2道钢支撑支护形式可在综合费用几乎不变的情况下显著缩短工期,因此可为今后类似工程提供借鉴。     

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。     

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。     

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。     

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。     

厚冲积黏性土层基坑支护结构力学行为研究

为研究厚冲积黏性土层基坑桩锚支护结构在基坑开挖支护过程中的力学行为,以济南市某大型深基坑为工程背景,通过理正深基坑、FLAC3D软件对不同工况下桩锚支护结构体系进行了工程试算与数值模拟。结果表明:理正深基坑软件推知围护桩水平位移、弯矩和剪力最大值分别为-42.44mm、684.53kN·m和183.56kN,3道锚索轴力分别为125.3kN、185.3kN和155.3kN;采用FLAC3D软件模拟求得基坑开挖时地表沉降、围护桩水平位移最大值分别为35.4mm和37.6mm,3道锚索轴力分别为148kN、202kN和186kN。经对比分析可知,数值模拟误差可控制在20%之内。     

基于单因素分析的某深基坑优化设计

研究目的:深基坑工程涉及影响因素多,变量间作用关系复杂.通过本研究,拟找到一个施工便捷、结构安全、经济合理的支护体系.研究结论:基于仿真分析采用单因素分析方法结合具体地铁基坑工程分析了支护系统围护桩刚度、支撑刚度、围护桩的入土深度对基坑工作性状的影响,得出结论如下:(1) 适当地增加围护桩墙和支撑的刚度可以减小围护结构的变形,提高基坑的稳定性,但如果刚度过大会使支撑轴力过大,导致支撑失稳破坏,还会造成工程造价的提高;(2) 围护桩入土深度应控制在合适的范围内,一般在基坑(开挖)深度的1.2～1.4倍之间.入土深度过小、桩身整体变形过大使基坑破坏,入土深度过大,对变形的控制效果不明显,会增加工程造价;(3) 对围护桩径进行优化,得出在800桩径的围护结构作用下地表沉降满足控制要求,且能极大地降低工程成本.     

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。     

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。     

舟山沉管隧道南岸深基坑围护受力实测分析

研究目的:舟山沈家门海底隧道南岸深基坑最大开挖深度14.8 m,采用SMW工法桩和混凝土、钢管支撑围护,为浙江省内最深的临海沉管隧道基坑,周边环境极为复杂。本文对临海深基坑施工过程中的支护结构内力和水土压力进行实测分析,为类似工程提供宝贵经验。研究结论:(1)随着土层的开挖,支撑轴力增加,而且该土层对应的支撑所受的影响最大,各道支撑轴力的大小表现出不均匀性;(2)围护桩弯矩也随基坑开挖深度的增而增加,内支撑可有效降低桩身弯矩最大值;(3)基坑开挖初期,开挖面以上的实测土压力随着开挖深度的增加而减小,基坑开挖后期,土压力随着施工的进行渐渐增加,较深土层的土压力变化比浅层土层的土压力变化要滞后;(4)随着施工的进行,孔隙水压力先减小后稳定,孔隙水压力变化与基坑开挖及降水紧密相关;(5)本研究成果对于邻近海岸沉管隧道深基坑施工及设计具有参考价值。     

大型圆环支撑深基坑三维模拟分析

以武汉一大型圆环支撑深基坑为背景,结合其工程特点,运用Midas/GTS有限元软件建立三维模型进行深基坑施工的动态模拟分析,研究深基坑支护结构的受力与变形规律。研究结果表明:大型圆环支撑支护结构有效均衡了基坑周边围护结构的抗侧移刚度,大大加强了整体支护结构的抗侧移刚度,有效地限制了围护结构的侧移,进而减小了基坑施工对周边环境的影响;在一定条件下,改变圆环支撑宽度比改变连续墙厚度能起到更好的支护效果。     

福州站北广场深基坑工程实例分析

研究目的:针对福州站北广场存在深厚淤泥层的地质情况,结合南侧紧邻既有铁路站台、其余侧周边无重要建筑物的环境实际,考虑工期要求,制定基坑支护方案为南侧排桩+竖向斜支撑、其余侧放坡喷锚+平台+悬臂桩。本工程中的设计方案、监测对比结果可供类似工程参考。研究结论:(1)针对软土地区面积较大的基坑,根据基坑侧壁不同控制要求,有针对性的制定位移控制为主的排桩结合竖向斜支撑方案,稳定性控制为主的放坡结合悬臂桩方案,经监测数据验证,本方案合理可行,可供类似工程参考;(2)基坑设计过程中应注重基坑侧壁实际情况的调查,利用已有加固措施来合理提高岩土参数,可节省工程投资,缩短工期;(3)施工过程中应严格控制基坑周边超载,确保基坑变形量处于允许范围内,减少基坑事故风险;(4)本研究成果可为软土地区深基坑支护设计与施工提供指导。     

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。     

深软场地地铁车站深基坑开挖变形实测分析

研究目的:对某大型地铁车站深基坑开挖过程中的软弱场地变形监测结果进行了统计分析,对基坑开挖引起的地面沉降、墙体水平位移和立柱桩体沉降的时空变化规律进行了整体分析,尤其是对不同基坑开挖深度对基坑变形速度的影响规律进行了总结。相关的结论和建议对城市软弱地基内地铁车站深基坑的变形监测方案设计、施工组织设计和施工安全控制等都具有一定的参考价值和指导意义。研究结论:(1)在深软场地深基坑开挖完成后地铁车站主体结构施工过程中拆撑可能造成地面的沉降比基坑开挖过程中产生的累积沉降还要大,应加强地铁主体结构施工过程中地面的沉降观测;(2)基坑侧壁水平累积位移与每次开挖土层厚度及其土层性质关系密切,随着开挖土层埋深的增大,基坑侧壁水平累积位移累积速度明显加快;(3)当基坑开挖深度有较大差异和基坑底部土层厚度分布极不均匀时,应考虑验算立柱桩的差异沉降;(4)软弱场地深基坑工程开挖引起的场地变形时空效应非常明显,随着开挖的进行,应沿纵向按限定长度逐段开挖,在每个开挖段分层、分小段开挖。     

柔性基坑支护体系的局限性与应对措施研究

研究目的:本文以重庆市土岩组合地层中某地铁车站深基坑工程变形控制为例,对基坑变形原因进行分析,提出变形控制措施,进一步通过计算分析,得出基坑桩锚柔性支护体系在控制基坑大变形时的缺点,并明确桩锚撑组合支护体系的优势。研究结论:(1)基坑变形过大的原因可分为内因与外因两大类,其中地层软弱分界面倾向基坑侧、降雨导致分界面地层强度参数降低以及锚杆柔性支护体系控制变形能力较弱是基坑变形超限的内因,施工爆破、地表塔吊超载是基坑变形超限的外因;(2)基坑失稳在很大程度上取决于变形超限,而非围护结构强度破坏,实际工程中应加强变形监测与动态反馈;(3)桩锚体系下,锚杆作为一种柔性支撑结构对控制变形的继续发展作用有限,桩锚撑组合支护体系可有效地将原锚杆承担的荷载转移至内支撑,从而减小锚杆的拉力与变形,达到控制基坑稳定的目的;(4)该研究结论可为类似工程提供理论支撑与应用参考。     

半铺盖法地铁车站深基坑支护工程安全性分析

西安地铁四号线五路口车站采用半铺盖顺筑法施工,基坑中部的临时立柱桩造成了钢管支撑安拆难度大,地下水位偏高及局部限高下施工等不确定性因素给基坑支护工程施工安全带来隐患。阐述了该支护工程特点及方案设计,通过对现场监测数据的分析,得到围护桩桩顶水平位移、支撑轴力、临时立柱桩沉降及地表累计沉降。同时运用有限元软件模拟基坑开挖,模拟结果和实测结果对比表明,基坑支护方案合理可行,结构可靠安全,达到了预期效果。     

考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析

为探究基坑底部工程桩(抗拔桩和立柱桩)的作用效应,基于实测数据分析珠海某深基坑的变形特性,并通过三维有限元仿真计算,研究坑底工程桩直径、长度和纵向间距对基坑变形和地连墙内力的影响机制。研究结果表明：1)受滨海深厚软弱淤泥质地层影响,该深基坑变形相较上海、苏州和我国台湾地区的典型基坑偏大,且基坑封底后变形仍有较大增长,地下连续墙水平位移和周边地表沉降最大增量可达30%～40%。2)工程桩可有效抑制基坑变形,相较无桩工况,直径0.4 m的工程桩可使地下连续墙最大水平位移减少18%,坑底最大隆起量减少20%。3)工程桩长度对基坑变形的影响存在明显的边际效应,当桩长大于1.4He时(He为基坑开挖深度),增加桩长对地下连续墙水平位移的抑制作用不再明显,而当桩长超过2He后,增加桩长并不能有效减小坑底的隆起变形。4)工程桩纵向桩间距对基坑变形的抑制效应存在有效域,约为10D～6D(D为桩径),其中尤以桩间距由7D减小至6D时的效果最为显著。5)与变形影响机制类似,工程桩可减小地下连续墙的弯矩,最大弯矩随桩径增大而持续减小,桩长对弯矩的影响存在边际效应,桩间距对弯矩的影响存在有效域。研究成果可为基...     

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。     

地铁车站岩质深基坑型钢挡墙结构分析

以重庆某地铁工程为背景,基于岩质基坑支护理论,提出了一种岩质地层深基坑支护结构——型钢挡墙结构。首先对该结构进行理论分析与计算,然后从结构的安全性、工期可行性及经济性等方面进行综合论证,最后通过现场测试验证了该结构的安全性和合理性。型钢挡墙结构丰富了岩质地层基坑支护形式,可为后续类似工程的建设提供借鉴与参考。