新建基坑工程对既有地铁车站的影响及对策

研究目的:某新建基坑位于既有地铁工程安全保护区内,基坑与地铁车站结构水平净距约2.0 m,新建基坑开挖不可避免地会对地铁结构产生影响,为了评定新建基坑在实施过程中对既有地铁结构的影响情况,依托通用有限元软件ANSYS,构筑拟建基坑与地铁结构的有限元模型对拟建基坑开挖过程中地铁结构的响应进行计算分析,以明确新建基坑开挖对既有地铁结构的影响程度,从而采取有针对性的措施。研究结论:(1)新建基坑施工对地铁车站影响显著,主要为基坑开挖及降水等过程;(2)基坑开挖至基底,主体结构未施作时影响最大,结构向着基坑开挖临空面产生位移,地铁结构在基坑开挖至基底时竖向最大位移为26.3mm,水平位移为17.8 mm;(3)建议开挖过程中采取措施尽可能减小新建基坑施工对既有地铁结构的影响,确保新建及既有工程的安全;(4)本研究结论可供类似基坑工程参考。     

基坑开挖引起邻近运营地铁车站变形特性研究

邻近已运营地铁车站单侧深基坑开挖卸载会引起车站结构发生不均匀变形,但目前对其变形机制还缺乏深刻认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对深基坑开挖引起的邻近地铁车站结构变形发展变化规律进行了分析。研究结果表明,随着开挖深度的增加,地铁车站围护结构水平变形逐渐增大,且最大水平位移发生在桩顶;开挖过程中既有地铁车站底板局部向上抬升,且车站整体发生背向基坑的倾斜;基坑周边地表沉降随着基坑开挖的进行逐渐增大,但仍在结构安全和正常使用要求的范围之内。     

基于流固耦合的深基坑开挖对邻近地铁站影响研究

依托天津市太阳城商业地块基坑工程项目，采用MIDAS/GTS数值模拟软件针对不同建模方案及不同降水方式建立三维有限元数值模型。通过对比数值模拟结果与实际监测结果发现，基于流固耦合的数值模型计算结果与实测值吻合度较好，非流固耦合模型计算结果与实测值相差较大；不同降水方式对基坑周边地表竖向变形影响要大于水平变形，基坑工程降水开挖应考虑流固耦合影响；在考虑流固耦合情况下进一步分析基坑降水开挖对邻近地铁车站影响，地铁车站最大水平位移3.36 mm,最大竖向位移7.76 mm,基坑开挖过程对邻近的2号线地铁车站及其附属结构造成的扰动相对较大。     

基坑不同施作顺序引起邻近车站变形对比分析

研究目的:邻近已建成地铁车站深基坑开挖卸载会引起车站结构不均匀变形,而不同施作顺序对其变形特性的影响还缺乏系统认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对不同施作顺序下深基坑开挖引起的邻近地铁车站变形规律进行对比分析,并探讨车站基坑明挖顺作段和盖挖逆作段在不同开挖深度时围护结构及车站主体结构的变形特性。研究结论:(1)随着开挖深度的增加,地铁车站围护结构水平变形逐渐增大;(2)明挖顺作段由于基坑开挖引起的邻近地铁车站变形要明显大于盖挖逆作段;(3)盖挖逆作段由于基坑开挖引起的地面沉降变形较小,而不同施作顺序下地表沉降值均在结构安全和正常使用要求的范围之内;(4)该研究成果可为邻近既有地铁车站深基坑设计与施工提供参考。     

深埋软岩小净距隧道近接既有车站的位移响应

以在建的重庆轨道交通10号线红土地站为工程背景,新建车站采用分离式小净距隧道近距下穿既有车站。通过三维数值分析与现场实测相结合对既有车站结构的位移响应进行分析。既有结构的竖向位移的位移响应服从双Peck拟合曲线,左、右线隧道开挖引发的竖向位移产生叠加,开挖上台阶和拆除临时支撑为位移控制的关键环节;小净距隧道开挖引起的能量释放被既有车站结构吸收,下穿既有结构所得沉降槽宽度参数 值为天然地层条件下的0.924倍;深埋软岩小净距下穿既有结构隧道地层损失率 取值范围为0.108%～0.16%;上台阶开挖注意控制拱部中空注浆锚杆的超前加固效果,形成一定范围的承载拱;施作隧道仰拱后方可分段拆除临时中隔壁,拆除范围为6~7m。结果表明,现场实测和数值计算的结果基本吻合。     

伺服钢支撑系统“双控法”在邻近地铁隧道深基坑中的变形控制效果分析

目的：为控制新建基坑变形，减小基坑开挖对邻近地铁隧道的影响，需探究轴力控制和位移控制双重控制方法(以下简称“双控法”)下伺服钢支撑系统对基坑及邻近地铁隧道的变形控制效果。方法：依托杭州某基坑工程建立了该基坑与邻近地铁线的数值模型，提出了“双控法”的伺服钢支撑系统轴力模拟方案和位移控制方案，设定了相应的计算步和监测工况。对6种伺服方案下的基坑沉降量及深层水平位移量进行了对比。对不同轴力控制值和单次位移变化量控制值下对基坑的变形影响进行了分析，进而得到本工程的伺服钢支撑系统体系的设置方案。基于此方案，对基坑土体深层水平位移、基坑地面沉降、邻近地铁右线隧道沉降的模拟值和实际监测值进行对比，以分析伺服钢支撑系统变形的控制效果。结果及结论：双层支撑伺服钢支撑系统比单层伺服钢支撑系统的变形控制效果更好。“双控法”控制指标中，轴力控制值的增加可使围护结构的最大水平位移量和地面沉降量明显减小，单次位移变化量控制值的改变对最终变形结果影响不大。“双控法”下的伺服钢支撑轴力系统能够有效控制基坑变形，保护邻近既有地铁隧道结构安全。     

新建电力隧道对既有地铁车站结构的沉降影响分析

某拟建电力隧道需穿越北京地铁5号线崇文门车站。为了研究隧道施工对既有崇文门车站结构所产生的影响,基于ANSYS软件建立近接隧道施工的三维数值计算模型,分析电力隧道开挖过程中地表及地铁车站结构沉降的变化情况,得到近接电力隧道施工引起的地表沉降最大值及既有地铁车站结构的最大沉降值,并确定了其最大沉降差与水平位移。研究表明:地表最大沉降满足地表沉降控制标准;电力隧道开挖时地铁结构横向及纵向沉降均在预测的沉降范围内。     

黄土地区地铁盾构隧道近距离下穿既有线影响规律及控制标准研究

为研究黄土地区盾构隧道近距下穿既有线的影响规律及控制标准,以西安地铁5号线盾构隧道下穿既有2号线隧道工程为背景,分析在既有隧道与下穿隧道竖直净距为盾构隧道管片外径0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍及1.0倍5种工况下的地表沉降和既有隧道在其与新建隧道正交截面上的拱顶及拱底位移、附加应力情况。由结果可知:随着既有隧道与新建隧道竖直净距的减小,地表和既有隧道的拱底拱顶位移均呈线性增大的趋势;地表沉降曲线与既有隧道拱顶沉降曲线呈单峰形态,而拱底位移曲线呈双峰形态,且左峰值小于右峰值;既有隧道在盾构过程中产生正弯矩,应力在盾构穿越其正下方时出现分化;应尽量避免竖直净距小于0.2倍洞径的双线盾构下穿,当采用0.4倍洞径竖直净距下穿时,应将新建隧道拱顶沉降值控制在13 mm以内。     

两侧深基坑开挖对近邻地铁车站及隧道变形影响的优化分析

基坑周围环境的保护要求日趋严格,基坑工程近邻地铁车站和隧道的情况亦日益常见。为此,优化基坑开挖方案以控制车站和隧道的变形则至关重要。以天津市某与地铁车站贴建的深基坑工程为背景,采用考虑土体小应变硬化特性的有限元方法,结合3种不同开挖顺序的施工方案,分析两侧基坑开挖对既有车站和隧道变形的影响。计算结果表明,在控制车站和隧道变形方面,对称开挖的施工方案最优,合理制定两侧基坑开挖的顺序能有效控制车站和隧道的水平位移,但对隧道沉降的控制效果不明显;非对称开挖时,先施工小基坑优于先施工大基坑。     

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。     

同深基坑开挖引起紧邻地铁车站变形特性研究

紧邻已建成地铁车站单侧基坑开挖卸载会引起车站结构不均匀变形,但目前对其变形机制还缺乏系统认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对同深基坑开挖引起的紧邻地铁车站结构变形发展变化规律进行分析,并讨论有效控制车站结构变形的主要施工措施。研究结果表明,随着开挖深度的增加,地铁车站围护结构水平变形逐渐增大,且增长的幅度逐渐减小;地铁车站主体结构整体刚度较大,对由基坑开挖引起的土体变形传递具有遮拦作用。     

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。     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。     

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。     

基于Midas/gts的基坑开挖方式对比

围护体系相同的情况下,不同的基坑开挖方式对基坑围护结构及土体变形量的影响有很大差异。以某海相软土深基坑工程为依托,通过三维有限元模拟分析,对比分层开挖与阶梯式开挖所引起的围护结构侧向位移、排桩弯矩、基坑水平位移等参数。结果表明,阶梯式开挖能够有效控制其空间效应并减小基坑支护结构与土体的位移。     

明挖基坑紧邻既有地铁车站施工的结构安全力学分析

为保证既有北京地铁13号线东直门车站的正常运营和既有地下结构的安全,需严格控制机场线东直门站明挖基坑施工引起的水平及竖向地层位移.预测机场线东直门站明挖基坑施工引起的既有车站结构的沉降曲线、评估明挖基坑施工引起的既有车站沉降变形对其现状结构的影响,同时根据行车安全的要求,综合各种影响因素,提出明挖基坑施工时对既有车站结构的沉降控制指标.为采取合理的施工辅助措施,建立有限元模型,计算和分析明挖基坑在紧邻既有车站情况下既有车站结构的受力特征,并评价结构的安全性.     

扬州明挖隧道施工与邻近高速铁路的相互影响

扬州市江平东路三期工程新建双塘路隧道长距离邻近既有高速铁路施工,通过数值模拟分析了隧道施工引起的既有高速铁路路基变形,并对隧道基坑施工的安全性进行了分析。结果表明:新建隧道施工引起的高速铁路路基变形主要是沉降,水平变形小;既有高速铁路路堤稳定安全系数最小值为1.57,大于规范规定的最小值1.25;隧道基坑围护桩变形、基坑稳定性均满足相关规范要求。隧道邻近既有高速铁路施工安全性可得到保障。     

Deep foundation pit excavation procedure optimization considering creep deformation on nearby metro tunnelEI北大核心

Research purposes: The existing researches about excavating procedures of deep foundation pit on nearby metro tunnel in soft formation are lack of systematicness, and creep characteristics of soft clay are not usually taken into consideration. This paper takes Qianhaiwan station of Metro Line 11 in Shengzhen as engineering background and considers creep characteristics in sludge formation. The influence of step excavation in the transversal, longitudinal and vertical directions on the deformation of foundation pit and nearby subway tunnel are simulated, which may be expected to provide theoretical basis for choosing foundation pit excavation procedure of Qianhaiwan station. Research conclusions: (1) The segment far away from tunnel should be excavated firstly when only transversal step excavation was undertaken along the horizontal direction of foundation pit. (2) The maximum horizontal displacement of the piles show exponential relations with the number of segments when step excavation of foundation pit was undertaken in vertical and transversal or longitudinal. If thickness of every step excavation was limited in 1.5~2 m, the horizontal displacement of the pile near tunnel can be reduced about 9 percent when there is no horizontal step excavation. (3) Transversal step excavation with segments far from tunnel excavated firstly was found to be the best step excavation method under the same condition of step number and support, and longitudinal and transversal step excavation followed while longitudinal step excavation was the last. (4) The research results have guiding significance for foundation pit of Qianhaiwan station and similar projects.     

紧邻地铁车站的深基坑位移控制措施效果分析

针对深基坑开挖时邻近地铁车站的保护问题,结合毗邻在建的宁波轨道交通2号线外滩大桥站绿地中心深基坑工程项目,通过Midas/GTS有限元软件对4种措施下邻近地铁车站位移控制的效果进行了对比分析。结果显示,增加围护墙刚度和采取坑内土体加固措施能有效减小基坑开挖导致的车站位移,增加支撑道数对车站位移控制同样有利,而增加围护墙嵌入深度的位移控制效果有限。     

地铁深基坑支护结构位移动态预测

利用反分析和已有监测成果,用以弹性抗力为基础的杆系有限元法编制程序。分析计算深基坑的分层开挖和逐层支撑各工况下支护桩的内力与位移,预测各工况下支护桩体的水平位移。以深圳地铁罗湖站安全线深基坑为实例,预测20m和25m桩在不同工况下的水平位移。预测结果与实测结果吻合较好,按预测值对施工方案进行了优化。