基于流固耦合作用的富水砂卵石地层深基坑变形特性分析

深基坑事故大多是由于地下水控制失效造成。长沙地区砂卵石地层透水性好、富水性强、水源补给充沛,地下水的影响更为明显。研究在富水砂卵石地层中深基坑开挖和水位下降引起的地面沉降、基底渗透稳定等影响与变化规律,具有十分重要的现实意义。对长沙富水砂卵石地层地铁深基坑降水与开挖施工过程进行流固耦合数值模拟,计算结果表明,砂卵石地层中基坑开挖引起的地表沉降值与沉降影响范围更大;最大沉降位置更靠近围护结构,沉降曲线表现为较陡;地表沉降速度初期较快,后期较慢;最大渗流力主要分布在连续墙嵌固深度范围内偏下处。针对长沙富水砂卵石地层深基坑特点,提出注浆封底加固,与地连墙防渗帷幕形成封闭截水的风险控制措施与建议。     

邻沣河基坑降水及特长地铁站温度应力研究

研究目的:为了在沣河一级阶地修建地铁车站,本文以西安地铁森林公园站为例,研究地下水与周边地层有水力联系的基坑邻近河岸地下水处理措施,以及特长地铁站温度应力及混凝土开裂对地下结构的影响。研究结论:(1)在西北地区沣河一级阶地强透水层地层止水帷幕可行的实践效果,为高压旋喷桩在西北地区的应用提供了示范引领作用;(2)强透水地层基坑优先考虑高压旋喷桩止水帷幕工艺,实践证明其安全可行,造价较低,减少工期,环保节能,地面沉降小,对周边建(构)筑物影响较小;(3)特长地下站采用设置诱导缝的方法,可减小温度应力对结构的影响;(4)控制钢筋混凝土的收缩效应及增强其极限拉伸的能力,是控制车站结构产生裂缝的关键;采用细而密的分布钢筋,增大其配筋率能有效减小钢筋混凝土的收缩效应及增强其徐变极限拉伸,能达到在较长范围内减小裂缝开展的效果;(5)本工程的成功实施,对西北地区邻河岸类似强透水地层地下空间开发及及特长地下结构设缝等方面具有参考价值和指导意义。     

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。     

软弱地层深基坑开挖地下连续墙变形分析

以宁波某软弱地层地铁车站深基坑工程为背景,采用有限元模拟和实测数据分析相结合的方法对基坑开挖过程中地下连续墙的变形规律进行了分析。分析表明:有限元模拟计算与实测数据规律基本一致,能比较准确地反映地下连续墙的水平位移变化规律和大小;地下连续墙水平位移随基坑开挖深度的增加而增大,最大位移的位置也相应下移;基坑开挖深度相同时,无支撑暴露时间越长地下连续墙水平位移越大。     

地下连续墙在西安地铁车站基坑工程中的应用

从西安地铁某基坑工程设计入手,通过理论分析、数值分析与计算,阐述了地下连续墙支护体系首次在西安地铁基坑工程中的应用情况,对基坑支撑体系和车站主体结构抗浮性能以及基坑开挖过程中的变形规律和基坑信息化施工等方面均进行了分析、论述,为连续墙支护体系在西安地铁基坑工程中的应用提供了较好的示范。     

宁波地铁车站深基坑地下连续墙变形特征研究

以宁波地铁1号线一期某地铁车站深基坑地下连续墙变形监测数据为基础,研究深基坑开挖过程中地下连续墙变形速率和累计变形的变化规律,分析地下连续墙的变形特征及不同开挖工况下累计变形所占比例,并据此提出施工控制措施,以期为后续同类基坑工程的设计和施工提供参考。     

级配不良卵石深基坑地表及 支护变形规律研究

以洛阳市地铁1号线卵石深基坑为工程原型,采用颗粒离散元软件PFC^2D,建立级配不良卵石层深基坑支护结构数值分析模型,分析地表沉降和支护结构变形规律。研究结果表明:围护结构插入比对地表沉降的影响存在3个发展阶段,适用于级配不良中密卵石基坑的插入比范围为0.38～0.58。根据对变形规律的分析,得到内撑在控制围护结构侧向位移和地表变形中作用效果不同的结论。通过理论与实测数据对比,论证级配不良中密卵石地层基坑内支撑设计和插入比选择的可靠性。研究成果可为类似卵石地层中地铁深基坑施工提供参考。     

地铁中间风井深基坑围护结构变形规律分析

以成都地区砂卵石地层一地铁风井深基坑工程为背景,采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法,研究了开挖过程中地铁风井深基坑围护结构的变形规律。将数值计算值与实测值进行了比较,两者的水平位移变化趋势基本一致,钢支撑轴力比较接近,表明所建模型用来研究深基坑的变形规律是可行的,该深基坑工程采用的围护结构设计和施工方案能够确保基坑开挖安全。     

砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

广州地铁一号线车站深基坑支护技术述评

广州地铁一号线全长１８．４８ｋｍ，共设６座车站，其中１４座为地下车站。车站基坑大部分处于半土半石地层中，基坑开挖深度１１ｍ￣２２ｍ不等，采用了多种深基坑支护技术。此文在对上述地下车站深基坑支护结构进行现场技术考察与调研的基础上，重点分析了上述车站支护结构形式、施工方法及其使用效果。内容涉及地下连续墙、圆形挖孔桩、矩形挖孔桩、钻孔桩、旋喷桩、喷锚支护放坡、无支护放坡，以及横撑、预应力锚索（杆）支撑、     

“CSM+TRD”技术在全鑫园工程基坑支护中的应用

CSM及TRD施工技术均已在国内外基坑工程、防渗工程、地基处理等多个领域得到广泛应用,但单一技术在应对复杂地层时灵活性较差。本文以紧邻既有建筑物、高地下水位、大粒径卵石层深基坑支护工程实例为背景,综合考虑地质条件、基坑止水及周边环境因素,最终采用"CSM+TRD"地下连续墙技术进行本工程基坑支护施工。本文着重论述"CSM+TRD"地下连续墙综合施工技术并详细总结其技术特点及施工工艺流程,以期为今后类似工程提供参考。     

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。     

零距离近接既有地铁站施工监测与数值模拟分析

本文以天津地铁5号线思源道站结建工程为背景,从施工监测和数值模拟两方面对基坑施工过程的变形控制进行研究。通过对周边环境、深层位移、基坑自身支撑体系等进行监测,实现工程施工全过程数据信息的无缝对接和实时反馈,保证了既有地铁站安全运营。建立数值仿真模型,对基坑周边环境竖向沉降、水平位移、基坑自身支护体系受力变化等进行研究分析,验证基坑开挖方式的可行性。研究结果表明,对于零距离近接既有地铁站地下空间拓建施工,基坑采用"分层岛式"开挖及"地下连续墙+混凝土环形内支撑"支护体系,能有效地控制基坑变形,确保周边环境和基坑自身安全。     

地铁与紧邻地块深基坑同步开挖相互影响分析

研究目的:随着地铁与周边地块同时建设的工程越来越多,两者基坑一般呈深且大的特征,基坑同时开挖风险较大。基于此,本文以西北某市在建地铁基坑与周边地块基坑同步开挖为工程背景,对不同开挖工况下两基坑的变形规律及趋势进行研究,并结合现场实测数据对比分析,以期为类似地铁基坑工程建设提供一定的理论参考和工程经验。研究结论:(1)在两基坑间距小于基坑深度的2倍范围时,两基坑同时开挖相互影响很大,必须进行有限元分析出临界安全工况,并相应给出推荐工序;(2)在两邻近深基坑同时施工中,会出现支护强的一方基坑向支护弱的一侧基坑整体偏移的趋势,应对支护弱的一方基坑加强设计;(3)建议深基坑同时施工时,尽量在平面上及具体工序上错开施工,竖向上支撑位置处于同一高度,有利于两基坑的安全;(4)本研究可为地铁与周边地块基坑同步施工等类似工程提供一定的理论参考及工程借鉴。     

基于现场监测的地铁车站深基坑安全控制研究

针对厦门地铁2号线吕厝站车站深基坑出现的地下连续墙及周边地表变形超限问题,结合现场监测及基坑加固手段,提出了相应处理措施并取得了较显著效果。结果表明,吕厝站基坑变形过大主要由于基坑深度大,支撑体系变形后应力损失、地下水变化明显、受施工场地及周边活动荷载影响,致使地下连续墙局部位置变形量及变形速率均超出限值,同时地表竖向位移变形速率也超出规定要求。通过加强基坑支护结构,优化基坑内施工方法,并置换坑底软弱土体和加快封底速度,有效减缓了地下连续墙及周边地层变形,其中地下连续墙最大变形速率由9.83 mm/d减小至1 mm/d左右;地表竖向位移最大变形速率由4 mm/d减小至1 mm/d以下,确保了变形超标深基坑的施工安全。     

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。     

地下连续墙支护下深基坑开挖对邻近地铁隧道变形影响分析

南京某深基坑北侧地下连续墙支护距离已经运行的地铁隧道最小净距仅为12m,为控制地铁隧道变形,在地下连续墙两侧采用三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固。文章以此工程为背景,采用MIDAS/GTS有限元软件,对地下连续墙支护情况下深基坑开挖引起的邻近地铁隧道纵横向位移进行三维有限元数值模拟,通过模拟计算对比分析水泥土搅拌桩加固措施的有效性,以期为类似设计和施工提供参考。     

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。     

地铁车站深基坑地下连续墙变形特征分析

上海、苏州等东南沿海软土地区深基坑围护大多采用地下连续墙结构,地下连续墙结构在开挖过程中的变形大小与变形规律直接关系到基坑的安全。根据上海地铁7号线杨高南路车站基坑的监测数据及数值模拟结果,分析地下连续墙的变形特征,发现基坑开挖过程中围护结构变形符合时空效应规律,围护结构变形速率及大小与分步开挖的空间尺寸及挡墙暴露时间密切相关;围护结构在基底附近达到最大值,增加围护结构厚度对控制其变形效果显著;监测数据显示围护结构变形受施工因素影响较大,施工中应重点从优化施工组织方面控制墙体变形。     

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。