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。     

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。     

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。     

富水半成岩砂岩地层地铁车站深基坑变形监测与数值模拟分析

以兰州市某地铁车站深基坑为例,研究第三系富水半成岩砂岩地层条件下桩撑支护结构深基坑的变形规律。通过对围护桩体水平位移、钢支撑轴力、地表沉降等实测结果进行分析,对基坑开挖过程进行数值模拟,将数值计算结果与实测结果进行对比研究基坑的变形规律。监测结果与数值分析表明:桩体变形呈现出两头小中间大的"弓型"变形特征,围护桩水平位移最大值发生在开挖面附近;正常施工下地表沉降形态为凹槽形,若围护桩间出现明显漏水、漏砂现象时为三角形;钢支撑轴力跳跃上升并在其下一道支撑架设后受力达到最大;深大基坑工程采用钻孔咬合灌注桩作为围护及止水结构时,必须确保桩体垂直度,保证桩体施工质量达到设计要求;数值计算结果与实测结果基本一致,数值模拟可为基坑的设计和施工提供依据。     

下穿既有道路工程深基坑支护方案与监测分析

以厦门市疏港路下穿仙岳路深基坑工程为背景,对支护桩竖直与水平方向位移、锚索拉力、桩身变形、桩体内力、坑外地表沉降、地下水位变化、临近海沧大桥引桥桥墩等进行现场监测,分析"灌注桩+预应力锚索+桩间二重管旋喷"和钢板桩支护两种方案的应用效果。监测结果显示:桩身沉降累计值为7.19 mm;桩体内力弯矩值变化范围由85～184 k N·m至300～450 k N·m;桩体变形受到坑外临近车辆和锚索的影响最大;预应力锚索最大拉力值为178 k N;周边地表沉降值最大达到36.07 mm;地下水位受基坑开挖的扰动较小;海沧大桥引桥桥墩几乎未受到基坑施工的影响。     

兰州地铁湿陷性黄土深基坑在降低水位条件下的渗流稳定性分析

以兰州某地铁湿陷性黄土深基坑工程为研究对象,对深基坑开挖施工过程中钻孔灌注桩的桩体水平位移、坑周地表沉降、支撑轴力和地下水位进行实时监测;采用Midas Gts软件建立车站端头井的三维渗流应力耦合模型,分析车站深基坑在降低水位条件下的渗流稳定性。结果表明:在水位降低条件下开挖深基坑,随着开挖深度的增加,桩体的水平位移增大,而且呈现桩体中间的增幅大、两端的增幅小的特征,桩体最大水平位移通常出现在基坑开挖深度的1/2至2/3处;钢支撑的拆除对相邻钢支撑的轴力有较大影响,因此拆除钢支撑时应合理设计拆除方案;孔隙水压力由坑内向坑外呈现增大趋势;在深基坑内侧降低水位对围护结构的影响较小,而在深基坑外侧降低水位会导致有效应力增加,加大地面沉降;数值模拟结果与现场监测结果较为接近;采用钻孔灌注桩加钢支撑这一支护形式能够有效地控制湿陷性黄土深基坑围护结构的变形和坑周的地表沉降。     

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。     

北京东部地铁车站明挖基坑开挖变形规律分析

以北京东部地层中地铁车站明挖基坑施工为研究对象,分别对围护桩+锚索、围护桩+内支撑、地下连续墙+内支撑三种支护形式的监测变形进行了分析、总结。结果表明:墙撑结构较其余两种支护形式基坑地表沉降值及其离散性均较小;三种支护形式的基坑桩体水平位移情况类似,最大值发生在约5~10 m埋深位置。通过分析桩体水平位移最大值与埋深之间的关系,预测桩锚、桩撑和墙撑形式基坑桩体水平位移最大值分别为10~20 mm,12.5~25.0 mm,8~16 mm。通过对支撑轴力(锚索拉力)实际预加值与后期轴力增长之间关系的曲线拟合,得到实际轴力预加值小于设计预加值50%之后,随着预加值的减少,最终的轴力将存在较大幅度的增长。     

西安地铁车站深基坑变形规律的有限差分法模拟

采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究西安地铁车站深基坑变形规律。计算结果表明,桩身水平位移能够直接反映围护结构变形特性,围护桩水平位移最大的地方发生在基坑中部到三分之二基坑深度处,基坑周边地表沉降槽中心距坑壁8 m。将数值计算值与现场实测值对比分析发现,各个工况下桩身水平位移、内支撑轴力以及基坑周围地表沉降的实测值和模拟值趋势基本一致,表明FLAC(有限差分法)数值模拟可为施工前深基坑围护结构设计方案的可行性做出合理评价。     

深基坑开挖变形监测及数值计算分析

针对地铁车站深基坑开挖所产生的一系列岩土工程问题,尤其是开挖引起的基坑变形和周边沉降问题,根据现场实际监测数据,并结合数值模拟计算,建立三维基坑应力-渗流耦合模型,就基坑开挖过程中基坑内立柱桩沉降、地连墙墙体深层水平位移和周边地表沉降等进行重点研究。结果表明,在基坑第四道支撑完成前,立柱桩隆起速率较大,之后减缓;墙体深层水平位移表现为先增后减的"弓"型曲线,最大值出现在开挖面附近;基坑周边地表沉降表现为"凹"槽型。     

北京东部地铁车站明挖基坑开挖变形规律分析北大核心

以北京东部地层中地铁车站明挖基坑施工为研究对象,分别对围护桩＋锚索、围护桩＋内支撑、地下连续墙＋内支撑三种支护形式的监测变形进行了分析、总结。结果表明：墙撑结构较其余两种支护形式基坑地表沉降值及其离散性均较小;三种支护形式的基坑桩体水平位移情况类似,最大值发生在约5-10 m埋深位置。通过分析桩体水平位移最大值与埋深之间的关系,预测桩锚、桩撑和墙撑形式基坑桩体水平位移最大值分别为10-20 mm,12.5-25.0 mm,8-16 mm。通过对支撑轴力（锚索拉力）实际预加值与后期轴力增长之间关系的曲线拟合,得到实际轴力预加值小于设计预加值50%之后,随着预加值的减少,最终的轴力将存在较大幅度的增长。     

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。     

青岛地铁明挖车站深基坑监测分析

以青岛地铁R3线嘉年华站基坑工程为背景,阐述基坑施工过程中的地表沉降、桩顶沉降、桩顶水平位移、地下水位变化等监测项目,结合车站复杂的地层条件和现场施工情况,对支护结构及周边环境的监测成果进行分析。实测表明:基坑开挖过程中,地表整体沉降变化比较平稳,随着开挖的进行,呈现出快速沉降的趋势,沉降累计变化量逐渐变大,开挖完成后再次趋于平稳;桩顶竖向位移在该种地质环境下基本表现为向上移动,随着支撑架设和主体结构施工的完善,桩顶竖向位移慢慢趋于稳定:桩顶水平位移变化平稳,累计变化量很小,说明基坑围护结构处于安全状态;在滨海地区基坑施工中,地下水位受潮汐和降水的影响较大,应做好地下水位监测预警与控制措施。     

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。     

硬岩地区大跨度地铁车站施工变形特性研究

研究目的:青岛地铁2号线华楼山路站处于硬岩微风化岩层,设计两端采用复合式岩石喷锚支护和吊脚桩支护方式进行明挖,中间段采用三台阶七步暗挖法,并采用爆破施工。本文以该车站工程为背景,在施工过程中对车站主体及周边环境进行现场监控量测,分析硬岩地区大跨度地铁车站施工变形特性并总结变形规律,为类似工程施工提供参考。研究结论:(1)复合式岩石喷锚支护段比吊脚桩支护段地表沉降小,基坑开挖初期地表沉降快速增大,开挖至地板位置趋于稳定,明挖段最大沉降量小于暗挖段最大沉降量;(2)相同深度位置处,复合式岩石喷锚支护段比吊脚桩支护段锚杆内力小,吊脚桩深层水平位移呈"倒梯形"分布;(3)暗挖隧道内,拱顶沉降和净空收敛主要发生在三个阶段,即上台阶和中台阶左右两侧开挖阶段,下台阶开挖时开始趋于缓慢稳定;(4)该研究成果可应用于指导硬岩大跨度地铁车站的施工领域。     

上撑下锚坑中坑支护结构的变形与受力分析

研究目的:为研究上撑下锚坑中坑支护结构的变形与受力特性,通过有限元模型,对义乌国际商贸城站坑中坑的开挖过程进行数值模拟,而后期的现场实测数据验证了前期的分析结果.研究结论:(1)上撑下锚坑中坑开挖过程中,围护桩外侧土体水平位移最终呈"悬臂式"与"鼓肚形"相结合的变化形式;坑中坑的开挖对外坑围护桩及桩体外侧土体外变形的影...     

长大深基坑施工围岩动态变形规律

针对目前对深基坑施工围岩动态变形规律缺乏系统研究的现状,以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段深基坑工程为实例,建立空间有限元模型,实现了施工动态模拟;分析了长大深基坑施工过程中,各部位围岩的动态变形和分布规律,并指出了围岩变形的关键位置与施工环节。研究结果表明:坑周土体沉降在竖直方向表现为沿深度逐步减小,最大值出现在地表,但在水平方向上,沉降规律较复杂,受到围护桩自身刚度的影响,呈现为"勺"形,最大沉降位置并非出现在桩顶位置,而是离桩顶约11 m处;坑周土体水平位移随基坑开挖逐渐增大,且位移中心逐渐下移,直至开挖深度2/3处;基坑开挖后,基底产生一定程度的回弹和内挤变形,开挖深度越大,土体条件越差,变形越大。     

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。     

砂卵石地层基坑开挖对侧方地铁交叉隧道和车站的影响分析

以成都某近邻运营地铁结构的基坑工程为背景,运用有限元法分析研究基坑大范围开挖卸载期间支护结构,尤其是斜撑加基底支挡桩支护形式的变形及受力特性,且重点分析基坑侧方地铁交叉隧道及车站的变形特性及受力变化。研究结果表明:(1)斜撑加基底支挡桩支护体系构造简单、受力明确;(2)基坑开挖卸荷使地铁隧道整体变形趋势表现为偏向基坑一侧,且变形分布形态呈"鸭蛋"状;(3)基坑开挖卸荷使侧方交叉隧道内力增大,且内力分布形态发生一定程度的偏转(偏向基坑侧),呈现出偏压状态,故实际工程中应加强动态监测;(4)基坑开挖期间近基坑侧车站端头发生整体上浮,而远离基坑侧发生下沉,即地铁车站发生一定程度的倾斜,因此基坑大范围开挖过程中应予以重点关注。