大直径泥水盾构施工对软土地层的沉降影响研究

依托江苏江阴澄江西路过江隧道工程,对大直径泥水盾构施工对软土地层的扰动影响进行研究。主要研究方法及结论如下： 1）对盾构掘进中地表纵向沉降规律进行探讨,在前人研究的基础上对引起土体扰动的4个阶段进行验证,得出软土地层施工中不同阶段对土体扰动程度的比例。2）使用ABAQUS有限元软件,建立三维有限元模型,在数值计算中考虑土体非线性变形。通过数值模拟可知,横、纵、竖向位移趋势符合工程实况,最大沉降量与实测数据比较接近;增大上部土层的E,c,φ值可以有效地减小软土地层的沉降量,降低盾构施工对土体的扰动影响。从而论证了通过对土体表层注浆加固可以达到减小沉降,降低土体扰动的目的。     

软土基坑开挖深度与空间效应实测研究

为了给软土基坑工程开挖的支护设计与施工提供参考,针对软土基坑开挖中普遍存在的开挖深度以及空间效应,考虑分区开挖与挡墙加固等有利因素的影响,以上海市五坊园基坑工程为背景,进行开挖过程中基坑及周围环境动态响应的追踪研究。采用现场设点实测的方法对施工过程中围护结构位移、支撑轴力、立柱隆沉及邻近管线位移的变化规律进行监测,并将实测数据与类似条件的软土基坑开挖工程进行对比,分析施工过程中软土基坑自身结构及周边管线的变形特性,探究开挖深度与空间效应对不同位置基坑结构的影响。研究结果表明：基坑施工对围护墙体及周边环境的影响具有明显的空间效应和深度效应;浅层土体开挖时（2 m深度范围内）,基坑侧移空间分布主要受开挖顺序、土层性质和基坑阳角等因素影响;深层开挖时,基坑侧移体现出明显的空间效应;第1道支撑主要受土层流变影响,轴力在第2道支撑拆除阶段达到最大;由于底板硬化作用,第2道支撑轴力在底板浇筑阶段先增大后减小;基坑开挖卸荷会导致围护墙和立柱桩产生向上的位移,由于更加靠近基坑中心,立柱隆起值大于围护墙隆起值;基坑开挖深度越深,附近地下管线的沉降速率越大。     

软土地区高层建筑深基坑支护工程变形监测分析

基坑开挖必然会改变土体的原始应力场和位移场，从而进一步引起邻近地基土体内部产生附加内力和变形，这在软土地区表现得更为明显。软土具有强流塑性和高回弹性，该类地质条件下基坑工程施工难度大、安全隐患多且施工工期长。因此，在软土地区对基坑进行详细监测保证基坑工程安全顺利实施非常重要。以广州南沙地块项目深基坑开挖为例，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全面且系统的监测，对监测结果进行详细讨论，研究结果可为类似地层条件基坑支护结构设计提供经验借鉴。     

苏州软土地区地铁基坑墙顶竖向位移变形特性分析

软土地区地铁车站深基坑开挖卸载,坑底土体回弹对地连墙产生向上的侧摩阻力,使地连墙产生竖向位移。在不考虑墙体自重和下卧层起伏的条件下,依据残余应力法和Boussinesq解,推导出地连墙竖向位移的计算公式。结合苏州地铁3号线星港街站基坑开挖的土层参数与监测数据,利用Midas GTS有限元软件建立三维数值模型对比分析,探究深基坑开挖卸荷作用对围护结构变形特性的影响规律。研究发现:理论计算公式符合工程实际情况,具有应用价值;地连墙竖向位移量随着基坑开挖深度的增大而增大,最大隆起(0.06%～0.09%)H,其中开挖第4层土体时,地连墙隆起速度最大;建议在软土地区深基坑支护结构设计时考虑到卸荷效应。     

考虑实际地层分布软土深基坑施工过程力学行为研究

以典型工程为依托,运用surfer软件形成实际地层,借助有限元软件建立精细的计算模型,计算分析了软土深基坑开挖、支护及拆撑全过程围护结构和地表变形情况,并通过现场实测验证。研究结果表明:①软土深基坑开挖支护连续墙最大侧移Δh变化范围为(0.01%~0.08%)h;②开挖完地表最大沉降Δv为(0.03%~0.04%)h,出现在墙外0.56h位置并满足(0.38~0.57)Δh;③地下结构施作拆撑对基坑变形产生了明显的影响,拆撑使长、短边围护墙位移较开挖完分别增加16.0%和14.2%。     

软土地层基坑施工过程土锚索受力状态原位试验研究

针对软土地层深基坑施工扰动引发锚索支护系统预应力损失及其支护效果风险演化等不确定性问题,结合温州机场大型深基坑工程,进行基坑开挖全过程土锚索预应力分布特性及其演化的原位试验。通过实时数据,系统研究基坑开挖过程锚固力变化特性、施工方式和参数对锚固力的影响规律、锚索几何参数对自身受力和作用效果的影响。结果表明,近距离土体开挖卸载对锚索体系的实时锚固力产生较大幅度的突变性影响;随基坑开挖过程,各试样锚固力呈缓慢增大趋势;锚固力的损失与增大,取决于锚索结构的几何参数,当锚索长度大于等于3倍基坑深度时,锚固力损失趋于零并呈现逐渐增加趋势。该结果对软土基坑锚索支护设计具有借鉴意义。     

基于灰色GM(1,1)模型的深基坑变形趋势预测

深基坑开挖具有极大的不确定性,因此在施工时应对其周边土体进行实时监测,这对保证基坑安全施工有重大意义。文中以某滨海液化天然气接收站取水口深基坑工程为背景,基于基坑初期监测数据,建立灰色系统理论中的GM(1,1)模型,实时预测了未来一段时间内基坑的位移值,得到了较准确的预测结果,验证了其工程适用性。     

车辆动荷载下偏压深基坑支护结构受力变形分析

依托杭州某地铁车站偏压深基坑工程,基于PLAXIS有限元软件建立三维数值计算模型,分析车辆动荷载对基坑开挖变形影响。结果表明:随基坑开挖深度增加,基坑内竖向位移和墙体水平位移均呈现先增大后减小趋势;工程施工时,在开挖至第三层土体时需加大注意坑底竖向位移变化,防止基坑隆起过大影响施工;车辆动荷载对基坑影响深度有限,基坑开挖深度小于15 m时,车辆动荷载对基坑影响较大,应注意车辆荷载对土体稳定性和地连墙水平位移问题,宜采取相关保护措施。     

路基开挖对高铁高架桥桥墩和基础的影响

拟建公路下穿高铁高架桥,在开挖基坑的施工过程中会对临近桥梁下部结构和周边土体产生影响。该文依据某实际公路下穿高铁高架桥工程,利用Midas-GTS有限元软件模拟基坑开挖过程,分析在高铁高架桥正常运营情况下,基坑开挖不同深度对桥梁墩顶、桩基础和周围土体的影响,以确保铁路桥梁的安全运营。分析表明:基坑开挖方案在各施工阶段对高铁高架桥桥墩及基础的变位和内力影响均在规范限值内;在基坑开挖至1.0 m时,基坑边坡开始塌陷,在施工阶段应采取可靠的支护措施,避免基坑边坡塌陷,造成对桩基础和周边土体的扰动。     

软土深部盾构开挖地层损失率对软土土拱效应的影响分析

盾构在软土深部地层进行主动开挖时,开挖所采取的地层损失率差异,会使得深部地层土体产生不同的位移以及应力变化,从而对软土深部地层的主动土拱效应产生差异影响。通过调整计算模型中的主动开挖土体范围,设定7种不同的地层损失率,建立地层损失与软土主动土拱效应比例之间的对应关系。通过分析可得： 1）盾构在4倍直径埋深条件下进行主动开挖时,在隧道上方1~2倍直径范围内形成主动土拱作用区域; 2）主动开挖所采取的地层损失率越大,开挖后拱顶处所受到的主动土压力荷载越小,土拱效应发挥越充分,且当地层损失率到达一定值时,盾构开挖所产生的主动土拱效应比例逐渐趋近于稳定临界值。     

交通枢纽换乘站深基坑开挖对近邻高架桥安全敏感度分析

以洛阳龙门—换乘站基坑工程为依托，运用Midas-GTS/NX有限元软件建立地层—高架桥三维实体模型，提出桥桩变形理论计算公式，对近邻桥桩和支护桩水平位移及基坑自身位移变形特性进行分析。结果表明：理论计算预测开挖前桥桩最大变形为5.47 mm,与模拟值5.86 mm相比，较为相近；在桥桩约为8 m处，变形达到最大，其值为5.86 mm,小于控制标准值(10 mm);在基坑施工时两侧支护桩向基坑内侧弯曲，位移峰值逐渐下移，开挖结束后位移变形达到8.41 mm和8.5 mm;基坑变形以竖向隆起变形为主，开挖结束后隆起量达到67.92 mm,是最大水平位移变形的5.96倍；结合数值模拟与现场实测对比，验证了“钻土灌注桩+内支撑”支护方案在交通枢纽换乘站基坑施工的适用性。     

基坑开挖对周围环境影响的三维可视化分析方法

介绍了基坑开挖对周围环境影响研究中引入科学计算可视化的分析方法。在传统的基坑工程分析计算中运用科学计算可视化的分析方法进行图形化表述,结合具体工程施工方案,对基坑工程中的施工对周围环境影响分析做科学计算可视化分析,结合体视化的算法思想,建立了基坑工程中坑外土体变形的可视化分析研究方法,提出采用直接体视的算法来实现基坑工程施工对周围环境影响的可视化解决方案;建立了用于基坑工程施工中坑外土体变形的可视化分析体数据V,体数据中包含了基坑外部土体位移场的三维图形信息。按照不同的施工阶段,建立了不同时间序列的系列体数据集。利用这些体数据集,可以直接可视地分析施工每一工况下的坑外土体内不同阶段的位移变化。     

基于位移与轴力的软土深基坑开挖扰动控制

针对软土地层基坑工程钢支撑体系压力控制液压伺服反馈控制中施工扰动最终位移的不确定性及其环境风险，研究建立了以扰动位移控制为核心、位移与支撑轴力综合优化的钢支撑液压伺服智能控制方法。提出基于容许位移约束的线性位移变化与支撑力综合优化智能控制模式，并建立相应的施工全过程实时调压技术。构建了基于高精度激光测距和液压监测同步的反馈系统，采用形函数的随机数据误差处理方法，有效防范随机误差带来的反馈控制失误和风险。经模型试验，验证了该方法的可靠性和适用性。经上海世博通道工程示范应用，位移控制效果显著。     

上方卸载的隧道结构2阶段联合分析方法

为保证上方卸载的隧道结构安全,本文提出2阶段联合分析方法。第1阶段根据隧道上方卸载工况建立三维地层-结构模型,计算得到作用于隧道管片的土压力和外侧土体的等效刚度。第2阶段建立三维结构-荷载模型,借助于第1阶段计算得到的土压力和等效刚度,分析管片应力、螺栓应力、收敛变形和接头张开量。某基坑工程北区块位于隧道上方,采用2阶段联合分析方法对该算例进行分析。结果表明,该方法能够较为合理地估算上方卸载引起的隧道竖向变形和收敛变形,应重点关注管片连接部位和腰部内侧的开裂、掉块情况,必要时应进行钢环加固。2阶段联合分析方法充分发挥了地层-结构模型和结构-荷载模型各自的优点,为评估上方卸载的隧道结构安全状况提供思路。     

软土基坑开挖对邻近既有隧道影响研究及展望

随着城市地铁建设的飞速发展，邻近已运营地铁线路的基坑工程大量涌现。基坑开挖必然会改变土体的原始应力场和位移场，继而引起邻近既有地铁隧道附加变形和内力。为了全面了解软土基坑开挖对既有隧道影响的研究进展，从理论研究、模型试验、数值模拟和实测分析4个方面分别阐述了软土基坑邻近施工问题的研究现状。结果表明：现阶段的理论研究主要从两阶段法入手，考虑了不同的侧重研究因素和简化条件；模型试验包括离心模型试验与常重力模型试验，可作为一种辅助研究手段与其他研究方法相互验证；数值模拟分析问题全面，结果直观，已广泛应用于工程项目的设计评估；根据基坑与隧道的相对位置关系，分别对不同工程的实测数据进行整理分析，提出考虑基坑卸荷量、形状因子、隧道埋深和水平净距等多因素的三维卸荷系数，可以较好呈现基坑开挖引起邻近隧道变形的规律性特征；基坑周围土体深层位移、围护结构变形与邻近地铁隧道变形之间存在一定联动关系；同时，总结分析了风险评价与影响分区体系以及施工控制防护技术和监控手段的探索与应用实例，为现场工程安全风险控制提供了施工经验和实践依据；最后，指出现有研究中存在的不足和尚需讨论的方面，建议深入开展邻近既有隧道设施的多维度基坑开挖时空效应研究、本构模型适用性探究、结构多元化与精细化建模、基坑降水与地下水渗流影响研究；进一步推进动态施工安全风险评价与影响分区研究，发展创新控制防护技术以及建立联动共享的新型监控成套技术体系。     

基于随机介质理论的大直径盾构江底掘进土体沉陷分析

合江套湘江隧道是衡阳东二环路的关键控制工程,工期紧、施工风险大、质量标准高。文中依托该工程,基于随机介质理论,建立了水下盾构隧道掘进施工引起土体沉陷的理论分析模型,分别对单孔圆形隧道和双孔平行隧道开挖工况下的江底地层扰动情况进行计算分析,得出了河床塌陷位移、水平位移、倾斜变形和横向变形预测结果,为工程施工风险分析提供依据。     

膨胀土地区深基坑开挖模型试验与数值计算研究

膨胀土具有胀缩性、超固结特性和裂隙性等特性,在该类土体内进行基坑开挖有很大的工程风险。为深入了解膨胀土中深基坑开挖过程中周边土体受力机理和变形规律,进行了室内模型试验和数值计算模拟研究。深基坑模型试验以相似比1∶100进行设计,按照基坑开挖与支护的实际步骤分步进行。数值模拟采用FLAC3D建立考虑支护结构与土体相互作用的基坑三维计算模型,实现基坑分步开挖及支护的三维全过程动态分析。通过模型试验结果和数值模拟结果,得出周边土体沉降、土压力变化、地下连续墙变形等的变化规律,为类似膨胀土地层中深基坑的设计和施工提供参考。     

城市复杂环境下超长深基坑分部开挖研究

以深圳市滨海大道下沉隧道段超长深大基坑工程为依托,采用数值仿真手段对比分析不同基坑分部开挖工法对基坑围护结构和基坑周围土体的影响.研究结果表明:基坑坑中坑的开挖,增大了基坑围护结构变形,对基坑整体稳定具有控制性作用;基坑分部开挖时,应尽量减少开挖对基坑土体的扰动次数,降低围护结构及周围土体变形;在满足施工期路面交通的前...     

基坑开挖对邻近地铁隧道的影响研究

随着城市建设的发展,城市轨道交通网络逐渐完善,地铁隧道在其正常运营阶段不可避免地要受到各种新建工程活动的影响,其中包括基坑工程。文中以上海地铁二号线南侧越洋广场项目基坑工程为背景,采用三维快速拉格朗日法,对基坑开挖过程进行数值模拟,结果表明,在基坑开挖过程中,基坑周围土体变形以竖向位移为主,地铁隧道的变形以水平位移为主。同时,对基坑底部土体进行预加固措施,可明显减小基坑开挖对地铁隧道的影响。     

软土深基坑地下连续墙变形的实测规律与预估方法

深基坑地下连续墙变形是软土基坑设计的重要控制指标。以开挖深度平均达20m的某城市交通隧道深基坑监测为例,分析和讨论基坑开挖过程中地下连续墙的变形规律,得到地下连续墙最大水平变形随基坑开挖深度的变化规律,建立两者之间的定量比例关系。此外,引入国外关于地下连续墙水平变形的预估模型,研究其在本工程的适用性,并通过实测数据对模型中的关键参数进行反演,为类似工程的基坑设计计算提供参考。