考虑时空效应的深基坑开挖对邻近地铁车站的影响

本文依托天津市太阳城商业地块基坑工程，采用MIDAS GTS NX建立三维有限元数值模型，进行基坑开挖分区、分段、分层数值模拟优化研究，对比分析不同开挖方式对基坑变形及周边地表变形的影响规律，为最大限度降低基坑开挖对周边环境的影响提供理论参考。研究结果表明：考虑时空效应的基坑开挖方式对基坑及邻近地铁车站变形影响较大，其中盆式开挖对本工程最为有利；基于盆式开挖选择造价更优的灌注桩围护结构即可满足变形要求；基坑内部预留土体宽度对时空效应影响较大，本工程建议预留土体宽度为10 m。     

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。     

复杂条件下改扩建工程基坑周边变形控制研究

研究目的:随着城市快速发展和扩张,中心城区的基坑工程紧邻既有建筑物和地下室,周边环境复杂,开挖过程需满足周边严格的变形保护要求,以及建筑物的正常使用。本文结合某综合楼的改扩建基坑工程的设计和成功实践,总结了相关的设计方法和措施,给同类基坑工程设计提供参考。研究结论:(1)改扩建工程的基坑场地复杂多变、具有风险高、保护难度大、变形控制要求高、施工条件限制等特点;(2)偏载作用下基坑两侧水平变形存在不对称性,通过增大围护体系刚度能有效减小其侧移量,减小地面最大沉降量,遵循时空效应分块开挖有利于控制围护结构变形及周围地表沉降;(3)应加强信息化施工和过程控制,及时封闭支撑体系,根据监测数据调整施工或注浆加固;(4)本文提供的若干基坑周边变形控制措施,对相似的复杂条件下改扩建工程基坑设计和实施方案选择有一定的参考意义。     

复杂环境下地铁明挖基坑施工对管线的影响分析

通过数值程序模拟郑州城郊铁路工程郑港六路站主体基坑施工对管线的影响,根据既有管线的材质、埋深、与主体结构间不同位置关系,考虑施工中可能出现的风险,并结合管线安全性的评价标准对地下管线的安全性进行分析和预测。结果表明,基坑开挖阶段周边土体卸载效应明显,为既有管线产生沉降变形主要阶段;拆除第三道支撑后出现基坑开挖过程中管线变形最不利工况。采用数值计算、理论分析与现场实测相结合的方法,研究施工发展形势及管线的变形规律,为类似长大深基坑邻近管线工程的设计及施工提供有益参考。     

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。     

深基坑变形实测数据三维图表分析

对于基坑实测数据的传统二维图表分析方法不能反映基坑变形的复杂空间效应,亦较难适应日益复杂的深基坑与周边环境相互作用分析的要求。以杭州某地铁车站深基坑工程为例,提出了一种简明实用的深基坑开挖变形实测数据三维图表分析方法。该图表分析方法简明实用,能够将某时刻基坑围护结构变形、立柱隆起和周边地表沉降这3项内容一同呈现。这样一方面有利于掌握整个基坑的当前变形情况;另一方面能够反映这三者变形之间的相互关系,便于进行基坑变形的原因分析并对未来发展作出一定的预测,从而指导下一阶段的施工。该方法为未来深大基坑开挖变形性状的研究提供了一种新的整体分析方式。     

某基坑桩锚支护结构监测分析

根据长沙市某深基坑桩锚支护结构的特点及其周边环境,制定了有针对性的监测方案.重点对基坑深部水平位移、周边建筑沉降进行了跟踪监测.结果表明,深部水平位移随开挖深度表现出2种不同特性:浅部开挖时变形曲线近似呈直线形,最大位移在桩项.深部开挖时变形曲线近似呈抛物线形,最大位移在距桩顶5～7m处,变形还受锚索张拉情况等因素影响;建筑物的沉降表现出明显的时效性和空间效应,还与基坑开挖速度以及锚索设置时间等因素有关.监测信息为优化施工方案和合理组织施工提供了可靠的依据,确保了基坑工程的施工质量以及施工期间周边建筑的安全,对类似工程有一定的参考价值.     

深圳土体蠕变特性在深基坑工程中的应用

研究目的:为研究土体蠕变特性对深基坑围护结构稳定性的影响,本文基于深圳某车站深基坑工程,通过室内三轴蠕变试验,运用数值模拟方法拟合得出了土体蠕变引起的基坑开挖时间敏感性,以及对周边建筑物带来的不利影响。研究结论:通过对典型断面的数值模拟,重点阐述了深圳地区特定土体的蠕变特性,为本工程的安全施工、保护周边环境及预测长期变形提供了理论基础。蠕变前后支护结构变形增大近16%,临近建筑物基础沉降增大了近21%;得出的具有适用性的SSC模型计算参数,对本地区类似基坑工程具有较高的参考价值。     

基于自稳式钢支撑基坑支护结构的基坑开挖研究

建筑基坑开挖对周边地表及建筑物影响较大,且其稳定性难以控制。为此,本文提出基于自稳式钢支撑基坑支护结构的建筑基坑开挖方法。以某地铁车站基坑工程为研究对象,采用自稳式钢支撑基坑支护结构——双排围护桩与双排注浆钢管支撑相结合的支护模式,并布设针对建筑物、钢支撑和地表观测点,实时监测基坑开挖后邻近区域地表及建筑物沉降情况。结果表明:三个钢支撑极限承载力均达到1100 kN;采用自稳式钢支撑基坑支护结构邻近建筑物测点地表下沉幅度较小;基坑开挖对周边区域地表沉降影响存在时空效应,在地下水位较高条件下距离较近的周边建筑物受基坑开挖影响沉降显著。     

深基坑和拱形构筑物间的相互影响与保护

研究目的:以邻近宽大深基坑的拱形构筑物的变形控制为目的,通过地层结构模型与荷载结构模型的计算分析,针对邻近拱形构筑物选择合理的保护措施和深基坑支护体系。研究结论:通过监测资料表明,针对航站楼斜拱桩基础的位移控制取得较为明显的效果,深基坑工程也处于安全稳定状态,从而验证了设计的合理性与安全性。针对邻近构筑物的保护措施中,地基加固能有效减小土体的压缩变形,对控制构筑物变形效果显著,隔离桩能适当降低水平推力向基坑支护体系的传递,对控制基坑变形具有明显的作用。基坑施工过程中建立全面、严密的监测体系是完全必要的,通过及时的监测信息反馈指导施工,不仅保证了基坑自身的安全稳定,还可对周边环境影响进行有效控制,减少施工对航站楼斜拱基础等周围环境的影响。     

复杂条件下隧道围岩变形特征

研究目的:新七道梁隧道是甘肃省在建的开挖断面最大的公路隧道,地质条件复杂。研究复杂条件下长大隧道围岩变形分布规律,可以指导隧道开挖支护设计施工,这也是隧道信息化施工的重要手段。研究方法:在现场布设收敛大量量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。研究结果:结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。包括3个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。新七道梁隧道围岩变形具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。表明隧道区围岩条件较好,自稳定性能强,隧道开挖支护设计施工技术科学合理,支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得令人满意的结果。研究结论:地质条件复杂、岩性、空间位置变化频繁地段围岩变形变化大,应引起特别注意,并制定相应施工措施。     

客运专线超大断面隧道不同工法引起地表变形数值分析

研究目的:通过数值分析方法分析客运专线大断面隧道施工工艺、施工方案的可行性。研究方法:为研究同一围岩条件下隧道开挖而引起地表变形的特性及机理,借助于计算机技术和数值模拟计算,主要介绍了台阶法、CD法的施工工艺及施工方案、建模及计算成果等。研究结果:通过对大断面隧道开挖引起地表变形的数值模拟成果的分析,得出了在同一围岩条件下,采用不同的施工方法开挖隧道引起地表变形的特性和机理,在此基础上提出了相关的施工技术措施。研究结论:客运专线大断面隧道施工工艺繁多,各种工艺在具体应用前必须进行数值模拟计算,使整个隧道过程都处于安全可靠控制范围之内。     

乌鞘岭隧道千枚岩地层初期支护参数研究

研究目的:针对乌鞘岭隧道深层地段千枚岩地层,隧道开挖过程中,围岩产生大变形的特点,进行初期支护合理性的研究,提出有效的支护措施。研究方法:结合兰武二线乌鞘岭隧道岭脊地段千枚岩地层的设计施工,采用动态设计方法,根据千枚岩不同含量,确定试验段,布置量测断面,通过现场位移量测,分析总结深埋条件下,千枚岩地层变形特点和初期支护设计方法。研究结果:通过对隧道开挖过程中围岩变形和初期支护的研究,提出了千枚岩地层初期支护参数的建议方案,对同类工程的设计施工有一定的借鉴意义。研究结论:对于以千枚岩为主、围岩变形大的地层,采用长锚杆大刚度型刚支架,结合网喷纲纤维混凝土等初期支护措施,是控制围岩产生大变形的有效方法之一。     

软弱富水Ⅵ级围岩隧道下穿道路及数值分析

研究目的:针对江门隧道软弱富水Ⅵ级围岩段隧道施工难题,为保证隧道施工安全及下穿段道路的运营安全,选择合适的超前预加固方式和隧道开挖方法。研究结论:(1)采用施作水平旋喷桩超前加固、大管棚超前支护和CRD工法进行开挖,保证了隧道下穿段的施工安全。(2)借助有限元计算软件,对隧道开挖过程进行全过程数值模拟,对开挖过程中围岩应力和位移变化趋势进行分析,确定施工控制和地表变形监测重点。(3)在施工过程中钢架需及时封闭成环,防止底部出现较大的位移,产生底臌现象。     

硬-软互层层厚构造影响隧道围岩开挖损伤研究

研究目的:在实际地质环境中,隧道开挖所表现出来的各种变形破坏都是各种因素综合影响的产物。但顺层构造由于其分层特性和结构形式的特点决定了在这样的地质环境中开挖隧道,其围岩受力之后的变形和破坏具有一定的特殊性。本文以拟建某高铁宝云隧道为例,就硬-软互层顺层构造作用下隧道围岩开挖损伤变形开展数值模拟分析评价,主要研究不同岩层厚度影响下的隧道围岩变形、围岩屈服渐进性及稳定性,并给出强度折减至极限状态时硬-软互层组合隧道的变形破坏模式。研究结论:(1)薄层弯曲变形是不同岩层厚度构造作用下硬-软互层顺层隧道开挖的主要变形形式,厚层围岩虽体现出了较明显的滑移,但变形量值较小,隧道支护设计时应考虑岩层厚度控制的该变形特点;(2)硬软互层组合屈服区主要沿顺层面向软岩展布,层厚越小,屈服范围越大,以0.2 m层厚顺层向屈服区为典型,层厚超过0.4 m后,拱腰顺层面屈服区迅速减小,且随厚度增大,两个方向屈服区不断减小;(3)强度折减条件下,层厚超过1.5 m后,稳定安全系数趋于定值,围岩强度主要受软岩自身控制,受硬-软组合结构影响程度降低;(4)岩层厚度较小时,隧道围岩变形模式以岩层弯曲为主,随岩层厚度的不断增大,变形模式逐渐转变为顺层滑移为主、滑移与弯曲并存;(5)本研究成果对促进该高铁的顺利建设具有理论意义和工程价值。     

地铁换乘车站深基坑支护体系测试研究

研究目的:城市地铁换乘车站基坑施工难度大,维护结构安全性和稳定性尤为重要。针对某换乘车站工程地质条件、周边建筑环境和工艺特点,选取合适的围护方案和水平支撑体系。采用现场测试方法,分析基坑围护桩水平位移和钢支撑轴力变化规律,得出城市地铁换乘车站基坑支护有益结论,为相类似工程提供借鉴。研究结论:基坑开挖过程中,围护桩的变形随着开挖深度的增加而增大,由于桩顶设置有冠梁,围护桩变形最大值出现在开挖深度的中下部,随着开挖深度的增加,最大位移值的位置也随之下移。支撑轴力值在开始时增加量很大,随着基坑的开挖和下一道支撑的安装,变化幅度不大;施工过程中各道支撑的实测轴力占设计值百分比均小于70%。     

新奥法施工近距双线浅埋隧道围岩变形特性研究

为揭示新奥法施工近距双线浅埋隧道围岩的变形特性,依托某市地铁隧道工程为背景,采用理论分析、数值模拟、现场测试等相结合的方法,分析近距双线浅埋隧道采用新奥法施工过程中的地表沉降、拱顶位移及围岩收敛规律。研究结果表明:隧道开挖面卸载是围岩发生变形的主要诱因;近距双线隧道开挖围岩变形存在叠加,主要叠加区域位于双线隧道中线连接区域,相比单线开挖同位置变形最大增量达45%;由变形预测结果可知,地层变形在建设期基本完成,约占预测10年变形总量的85%以上。     

隧道竖井施工对地下管线影响的数值模拟

研究目的：研究武汉长江隧道施工对地下管线的影响，对于确保工程的安全实施至关重要。建立江北竖井地下连续墙、土体与地下管线变形耦合作用的三维有限元分析模型，分析不同开挖步骤、不同管材、不同地下管线埋深、离基坑的不同距离、不同管径、壁厚对地下管线位移的影响。研究结论：以武汉长江隧道江北竖井施工为例，通过建立计算模型和对不同开挖步骤、不同管材、不同管径、不同地下管线埋深、离基坑不同距离的分析，管线位移随开挖深度增加而增大，头两步开挖对管线位移的影响起决定性作用，在前二步开挖时要严密监测施工对管线的影响；由于受到地下连续墙的抑制作用，地下管线存在着端部效应问题，离基坑越近，其端部效应越明显，端部效应改变了管线的位移形态；管线外径和壁厚对其位移的影响不显著；多种管线并存时，其相互影响不显著。     

论喷锚构筑法在软弱围岩隧道施工中的应用

研究目的:通过对开挖方法、初期支护、监控量测、二次衬砌等关键技术的探讨和分析,为今后类似工程施工总结经验。研究结论:软弱围岩隧道可用分步开挖方法,及早初期支护,及早封闭成环,改善围岩受力结构;加强设计与施工的配合协调,在隧道施工过程中进行位移监控量测,掌握位移变化规律,动态调整设计参数,调整二衬等施工工序施作时间,必要时仰拱、二衬紧跟,保证隧道施工安全。     

A New Technique of High-performance and Fast Tensioning Prestressed Anchorage CableEI北大核心

Research purposes: The large-span transition section tunnel of the Badaling Great Wall station on the Beijing-Zhangjiakou high-speed railway with the maximum excavation width of 32.7 m, and the largest excavation area of 494.4 m 2 , is the world's biggest traffic tunnel in the world with the largest excavation width and excavation area, which has difficult construction and high security risks. The initial support system of tunnel is mainly realized by prestressed bolt, prestressed cable and shotcrete. After test, anchor cable tension using the traditional anchor cable construction technology can't meet the design requirements, at the same time, it takes about 30 days to achieve prestressed tensioning. Therefore, we need to study the high-performance fast tensioning prestressed anchor cable technology, to effectively control surrounding rock deformation, to ensure the safety of construction, improve construction efficiency. Research conclusions:(1) The traditional anchor cable construction technology is adopted. The anchor cable tension value is mainly controlled by the grip force between the anchor rope and grouting body and the cohesive force between grouting body and surrounding rock. (2) The grip force between the anchor rope and the grouting body can be increased by about 2 times by increasing the "barb"; The cohesive force between the grouting body and the surrounding rock can be increased by 1.5 times by 6 ~ 7 MPa high-pressure grouting process. (3) The modified sulphoaluminate cement slurry can reach more than 30 MPa within 1 day of the slurry strength, so as to realize fast anchor cable tension within 1 day after grouting completion. (4)The research results can be used for reference in similar prestressed anchorage cable construction projects. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.