某地铁车站基坑坍塌引发的施工安全问题研究

针对北京某地铁车站基坑坍塌事故,从周边环境、设计及施工等因素分析引发基坑坍塌的原因,提出未来基坑设计及施工需从以下几个方面加强,防患于未然:进行基坑的信息化施工,完善监测项目及警戒值.通过远程监控,实现信息的及时反馈与处理;在基坑施工过程中,加强时空规律的探索;注意基坑周围环境探测,及时消除各种安全隐患;采用动态设计的方法,建立基坑动态管理体系及严格的管理流程,实现基坑施工的规范化、科学化.     

基坑开挖对既有地铁结构变形影响的研究

深圳市曦湾名苑基坑工程西侧紧邻已运营的地铁2号线车站和区间隧道,采用 MIDAS-GTS 有限元软件建立三维数值分析模型,对基坑施工的全过程进行动态模拟,研究了基坑采用咬合桩、支护桩和止水帷幕结构施工时基坑围护结构与地铁结构变形的相互关系.研究表明:基坑采用钻孔咬合桩,围护结构的选型合理;采用钢筋混凝土支撑体系受力明确,基坑护壁的变形小于一级基坑限定的数值;土体变形与卸荷引起既有地铁车站与隧道的变形未超出安全限值;施工过程中应加强基坑监管和控制.     

逆作深基坑围护结构变形空间效应分析

以某交通枢纽基坑工程为例,基于数值模拟计算,进行了基坑开挖过程中围护结构不同位置处、不同方向上的水平变形分析。得到结论是,逆作法施工基坑围护结构变形较小;水平位移最大值发生于围护墙体的中部,一般位于基坑开挖面以上0.2～0.3倍的基坑深度处;地连墙水平变形的空间效应明显。     

滨江软土地层逆作法深基坑变形及控制研究

以某滨江软土地层逆作法深基坑为依托,利用有限差分软件对该基坑进行了数值仿真,结合监测数据对不同开挖深度下地连墙、内支撑轴力及基坑外土体沉降的变化规律进行了较为系统的研究。逆作法基坑地连墙的水平变形随开挖深度近似呈"弧形"分布,水平位移最大值出现的位置在基坑开挖面底部,与顺作基坑的变形规律区别较大;基坑开挖影响范围较大,距离基坑开挖深度2倍的地表也能受到基坑开挖的影响,地表监测点的沉降趋势及沉降曲线形态类似;该模拟方法及变形监测所得规律可以为类似基坑工程提供科学指导和理论依据。     

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。     

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。     

基坑开挖引起旁侧运营隧道三维变形特性研究北大核心

针对基坑开挖对旁侧隧道的影响问题,建立考虑土体小应变刚度特性的三维有限元数值模型,系统研究了软黏土地层基坑-隧道相互作用机理,分析了隧道埋深和隧道与基坑水平间距对隧道三维变形的影响规律。结果表明:新建基坑在运营隧道旁侧施工时,隧道拱顶和基坑侧拱腰的变形最大;当隧道埋深与直径之比从0.5增至2.5时,隧道的最大竖向位移和最大水平位移降幅分别为69%和34%;当隧道与基坑水平间距与直径之比从0.5增至2.5时,隧道的最大竖向位移和最大水平位移降幅分别为46%和21%;基坑施工时应选择合适的避让距离,降低新建基坑施工对运营隧道的不利影响。     

钢支撑伺服系统在富水软弱地层深基坑施工中的应用北大核心

苏州地铁5号线劳动路站在富水软弱地层中进行深基坑施工,车站三区支护采用了钢支撑伺服系统。根据现场监测数据分析了深基坑的变形规律和该伺服系统对基坑变形的控制效果。结果表明:基坑壁的侧向变形随着深度的增加由外扩逐渐变为内鼓,埋深小于等于22.5 m时基坑壁背离基坑变形,埋深大于22.5 m时基坑壁朝向基坑变形;有无钢支撑伺服系统条件下基坑壁侧向最大变形量分别为14.9、34.15 mm,伺服系统对变形的控制效果较好;随着基坑施工的进行,测斜管上不同标高处变形量整体呈增大趋势,每一次开挖都伴随着变形量的增大,每一次支护都能将变形稳定一段时间。研究成果可为地铁车站深基坑工程支护设计提供参考。     

邻近既有边坡对基坑开挖影响的有限元分析

深基坑开挖和支护是岩土工程领域研究的热点和难点,如何有效控制基坑变形使工程既安全又经济,是近年来不断探索的重点。本文采用PLAXIS有限元计算程序,对厦门某地铁车站基坑开挖过程中,邻近既有边坡对车站基坑的影响进行了有限元分析,得出了分步开挖各个阶段基坑的位移变形规律。结果表明:有限元模拟能够对工程实际起到一定的指导作用;当基坑一侧存在既有边坡时,基坑开挖会产生一定的偏载效应,基坑可能会整体向既有边坡侧整体滑移;基坑支护过程中采取一定的工程措施后,能够有效的控制基坑的变形。     

软土性质对基坑围护结构稳定性的影响

结合某地铁车站基坑工程,对软土地区基坑围护结构稳定性进行了三维有限元分析计算,并就软土性质对基坑变形和围护结构稳定性的影响进行了灵敏程度分析和讨论。土体的塑性应变基本上集中在基坑底部开挖面附近;土的内摩擦角的增加或减小对基坑的最大变形影响很大。     

明挖异形基坑下穿高架桥及近接航站楼施工的影响与控制

为研究明挖异形基坑施工对近临既有结构的施工扰动影响与控制效果，以南宁空港枢纽联络通道基坑工程为例，针对明挖异形深基坑下穿机场出发层高架桥和近接航站楼的施工问题，采取有限元数值模拟和现场监测相结合的方法，研究了复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及其周边建筑物的施工扰动效应及变形特征。在此基础上，提出了基坑非同步分层、分区和分块开挖的方案，以及采取人工挖孔桩作为局部围护结构的施工控制措施，最终使得明挖异形基坑顺利开挖并实现对周边建筑物变形的有效控制。研究结果显示：基坑开挖后的桥梁呈现东边沉、西边隆的形态；周边地面沉降量排序为中间段地面沉降量>基坑南端地面沉降量>基坑北端地面沉降量>基坑北端放坡段沉降量，与数值模拟结果中的桥梁桩基差异沉降规律一致。     

多重组合式基坑群工程施工风险研究

多重组合式基坑具有投资规模大、不确定性因素多、施工技术复杂、内部基坑彼此相互影响等特点。以上海自然博物馆与上海轨道交通13号线共建组合式深基坑为背景,将一整体复杂的基坑群从基坑降水、支护结构以及基坑开挖施工工序进行分解,识别该基坑群施工期间的风险因素,并制作专家调查表;通过发放调查表对风险的概率等级和损失等级进行估值,最后通过层次分析法确定基坑中各子风险因素所占的权重,得出基坑群施工以及各施工工序的风险等级。     

深圳典型潜水地层地铁车站基坑降水引起水位变化机理的试验研究

以深圳某地铁车站基坑工程为背景,进行基坑不完整井降水模型试验。结果表明:在降水条件相同的情况下,由于绕渗作用的影响,基坑内降水有效影响深度大于基坑外;由于群井效应的影响,基坑内双井降水有效影响深度大于单井降水;在地连墙深度范围内,基坑外土层中孔隙水压变化值随深度的增加而增大,基坑内不完整井降水引起基坑外降水曲线为"先下凹再上凸"型。基于巴布什金潜水层完整井和不完整井涌水量理论计算公式,推导不完整井降水有效影响深度计算公式。基于模型试验数据,通过曲线拟合得到基坑外降水曲线方程。以实际基坑工程为案例,将采用理论计算公式计算得到的基坑内不完整井降水有效影响深度和基坑外降水曲线与数值模拟结果进行对比,发现有效影响深度误差较小,降水曲线基本吻合,从而验证了理论计算公式的正确性和合理性。     

黄土地区基坑近接施工变形控制标准数值模拟研究

为得到湿陷性黄土地区基坑近接既有地铁结构的位移规律和控制标准,基于西安地铁5号线车站基坑临近区间隧道和车站施工,采用数值模拟手段,分析不同净距状态下新建基坑开挖引起的地表位移、新建基坑结构位移及既有结构位移,研究新建基坑开挖对既有车站、既有隧道的影响。结果表明:地表沉降值仅在新建基坑与既有结构之间的范围受水平净距影响较大,新建基坑围护结构位移仅在与既有结构邻近的一端受净距影响较大;既有结构向着新建基坑方向发生整体水平移动,且随着净距减小,水平位移增加;应尽量避免净距小于12 m的情况,当净距为18 m时,应控制新建基坑与既有结构邻近侧围护结构的水平位移最大值在15 mm以内。     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。     

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。     

京张高铁大型深基坑临近地铁设计施工管控技术

大型基坑开挖引起的卸载作用将导致基坑周边土层和建(构)筑物发生隆起变形,威胁周边建筑物的运营安全。针对京张高铁清华园隧道盾构工作井大型基坑临近地铁13号线面临的变形控制问题,从设计和施工2个方面提出管控技术要求。(1)工作井围护结构采用地下连续墙+混凝土支撑,将地表沉降和水平变形控制在0.15%基坑高度以内且小于30 mm;止水结构采用地下连续墙作为悬挂式止水帷幕,基坑底进行注浆封底;邻近城铁13号线的基坑一侧采用3排锚杆桩加固。(2)地连墙施工、基坑开挖和支撑施工及邻近地铁辅助措施施工的管理要点。     

基坑开挖引起下卧地铁隧道上浮变形的控制研究

以徐州轨道交通1号线工程车辆段基坑开挖施工为工程背景,在基坑开挖过程中对下卧地铁隧道的卸荷回弹变形进行动态再评估;对实测数据进行分析,提出了基坑施工对下卧地铁隧道的工程风险控制措施;有效控制了地铁隧道的上浮变形,确保了基坑及下卧地铁隧道结构安全.     

基于BP人工神经网络的基坑围护结构变形预测方法研究

基坑的变形分析是基坑工程设计中的一个重要组成部分,如何预测基坑围护结构的变形是需要解决的问题。在分析基坑围护结构变形影响因素的基础上,采用BP(Error Back-Propagation,简称EBP或BP)人工神经网络方法建立了基坑围护结构变形的预测模型。结合南京地铁二号线逸仙桥车站基坑变形的现场监测数据对网络模型的预测结果与实测进行了对比。结果表明,利用大量的基坑工程现场实测资料,采用神经网络BP算法,可以较为准确地预测基坑围护结构的变形量,预测值与实测值吻合较好;必须坚持现场监测,并将最新监测信息及时反馈,将其添加到学习训练样本中,让神经网络重新学习,以提高基坑工程围护结构变形的预报精度。     

基于神经网络的基坑变形预测及安全控制研究

研究目的:基坑变形影响到自身安全及周边建(构)筑物的安全,通过神经网络分析预判基坑变形和预警方法的应用,提供一种新的风险控制措施。研究结论:神经网络可以有效地进行基坑变形预测,起到预判基坑变形稳定性的作用;本工程把时间序列作为输入层的预测结果更接近于实测值,说明把时间序列作为输入层元素更能体现出基坑围护结构变形与时间的内在非线性关系;从实际施工来看施工工序的转变,基坑围护结构的变形实测值出现突变,神经网络预测结果误差偏大,这可能与神经网络样本少而导致训练效果不佳有关。