钢支撑伺服系统在软土基坑工程中的应用研究

软土地区基坑开挖时,对基坑变形控制要求较高,越来越多的基坑工程采用钢支撑伺服系统进行支护。为探究钢支撑伺服系统在基坑变形中的控制效果,文章基于软土地区某基坑工程,选取钢支撑伺服系统支护典型断面,依据现场监测数据分析深基坑围护结构的变形规律。监测数据分析结果表明：各道钢支撑轴力随开挖深度的增加而增大,基坑开挖期间支撑预加轴力维持在设计预加轴力附近,伺服段土体最大深层水平位移较普通段小36.6%。在软土地区,钢支撑伺服系统对基坑围护结构变形有较好的控制效果,针对围护结构变形要求较高的基坑,可以积极采用钢支撑伺服系统。     

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。     

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。     

地铁车站深基坑变形规律现场监测

研究目的:深基坑围护结构设计及其变形规律研究是地铁车站建设中的重要问题之一,开展地铁车站深基坑变形规律研究具有重要的工程应用价值。本文以北京地铁奥运支线折返线车站深基坑为研究背景,根据基坑开挖及围护方案,设计施工监测方案。依据监测资料,重点分析围护桩变形监测数据和基本规律;将钢支撑受力情况和桩体变形相结合分析,研究围护结构各部分的协同作用。研究结论:随着基坑开挖深度的增加和钢支撑的施加,围护桩的变形形态由向坑内的前倾型曲线逐渐变为弓形,最大水平位移发生的位置也随之下移。围护桩的水平位移、水平钢支撑的轴力也随着基坑开挖深度的增加而增大,但其实测值都远小于警戒值,说明围护结构设计偏于保守。     

地铁车站深基坑围护结构变形规律监测研究

研究目的:以北京地铁奥运支线森林公园地铁车站北区深基坑工程为依托,采用现场监测的方法研究深基坑围护结构变形规律,目的是为类似工程的信息化施工和围护结构优化设计提供帮助.研究结论:围护桩的最大水平位移与开挖深度和时间密切相关,在基坑开挖到一定深度而未架设钢支撑时,桩顶水平位移最大,随着基坑的开挖和钢支撑的架设,最大水平位移发生的位置也随之下移.钢筋轴力随着钢支撑的施加而减少,钢支撑可以有效控制围护桩水平位移和桩内钢筋内力的增大,气温对钢支撑的轴力变化有一定的影响.     

入土深度和预加力对基坑支护结构变形及内力的影响

文章以某深基坑工程为背景,采用弹塑性本构模型,考虑地下水渗流作用,进行了基坑分步开挖有限元数值模拟。分析了围护桩入土深度和钢支撑预加轴力对桩身内力及变形特性的影响规律。结果表明,入土深度减小会明显增加坑底处桩身水平位移,但能显著减小桩身最大弯矩值;支撑预加力均匀施加方案不可取,进而确定了合理的围护桩的入土深度以及钢支撑预加轴力加载方案。     

钢支撑预加力对围护结构内力的影响分析

论述了钢支撑预加轴力对支护结构的作用及机理,预加轴力的合理施加.通过实例对比,分析了多种预加轴力加载方案对挡墙位移、内力、支撑轴力的影响.实践证明,给铜支撑施加适当的预加轴力,在不改变最终轴力的基础上,可以有效的减少围护结构变形和改变维护结构的应力.     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

研究目的:西安是西北黄土地区第一个修建地铁的城市,地铁车站深基坑的开挖平面尺寸大、基坑暴露时间长、基坑变形控制等级高,西安又处于特殊的黄土地区,基坑壁岩土体主要为黄土及黄土状土,上部具有湿陷性,与国内外已开挖建成的地铁车站的城市的地质差异较大,车站深基坑围护设计可借鉴的经验较少。因此,急需开展地铁车站深基坑变形规律研究,为西安地铁其它车站深基坑围护结构设计与优化提供帮助。研究结论:以西安地铁2号线北大街车站深基坑工程为背景,建立了深基坑围护结构施工过程FLAC模拟计算模型,制定了车站深基坑施工监测方案,分析了围护桩的变形、钢支撑轴力变化和锚索受力变化的规律。结果表明,桩体位移是围护结构变形特性的直接反映,而钢支撑和锚索对深基坑变形有明显的限制作用。计算结果和监测结果基本一致。     

改移高速公路明挖基坑结构设计及工作性态分析

传统基坑结构设计中,内支撑预加力概念模糊及取值盲目,极易造成围护结构内力大小及分布不均,导致设计配筋浪费及投资增大。依托改移兰州—西宁高速公路施工中明洞基坑设计,采用理正基坑分析软件,提出循环调节钢支撑预加力的设计理念并建立基坑结构分析模型,保障围护结构内外侧受弯作用均衡,达到基坑安全维护和减小投资的双重目的,为明洞基坑的优化设计提供借鉴和参考。     

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。     

邻近既有地铁线基坑工程的自适应支撑系统变形控制技术

预应力钢支撑是深基坑变形控制的重要手段之一,但传统钢支撑施工、监测技术由于自身的缺陷,无法满足实时、有效控制基坑变形的要求。以某邻近既有地铁线的基坑工程为背景,采用有限元数值分析方法定量分析了钢支撑预应力对深基坑围护桩变形的影响。介绍了一套自适应支撑系统施工技术,对其在本基坑工程中的应用效果进行了分析。研究结论表明,支撑预应力损失对基坑变形有较大影响,与支撑无预应力时的桩体变形值相比较,支撑施加设计预应力时的桩体变形值减小约40%;自适应支撑系统对深基坑施工的变形真正实现了动态、实时及昼夜不间断的监测与控制,可解决基坑开挖过程中邻近既有地铁线路变形控制难题。     

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。     

软土基坑围护结构水平位移控制措施

通过收集文献资料、概念分析和基于典型工程的定量计算,认为在控制围护结构水平位移的措施中,首道混凝土支撑能够避免由于轴力损失和地层预降水产生的桩顶位移,且投资增加较少,性价比较高,建议在软土基坑中优先选用;基坑内侧土加固控制基坑变形的效果很好,能减少围护结构的水平位移42%甚至更多,但投资增加较多,建议坑底以下为软土或变形控制标准较高时采用;增加围护结构截面尺寸对变形控制贡献有限,且投资较高,不建议优先选用,仅当其他控制措施无法达到设计要求时再考虑采用;增加基坑竖向支撑道数能够减少20%左右的围护结构水平位移,且投资增加幅度有限,建议变形要求较高时优先选用。     

TRD工法联合伺服钢支撑在地铁深基坑中的应用

软土区地铁深基坑开挖围护结构中,TRD型钢水泥土搅拌墙使用越来越广泛,由于其为两种刚度相差较大材料的组合围护结构,TRD型钢水泥土搅拌墙的承载及变形机理与传统的连续墙差别较大。软土地区基坑工程,在支护结构设计及施工过程中,由于土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性等因素,传统的钢支撑轴力在开挖过程中损失较为严重,伺服钢支撑作为轴力补偿的一种有效措施,在地铁深基坑支护结构中得到推广应用。宁波钱湖南路地铁站深基坑采用了TRD型钢水泥土搅拌墙作为围护结构,同时采用伺服钢支撑轴力补偿系统作为内支撑,对比分析实测围护结构水平位移,结果表明TRD型钢水泥土搅拌墙与伺服钢支撑轴力补偿系统作为内支撑的结合,可以较大减小围护结构最大水平位移。研究结论为软土区地铁深基坑开挖支护提供了设计、施工、安全控制等参考。     

钢支撑预加轴力对基坑变形的影响

以深圳地铁5号线工程为依托,结合现场土体性质以及围护结构参数,运用FLAC 3D软件模拟不同钢支撑预加轴力下基坑变形情况。研究结果表明:基坑变形量随着钢支撑预加轴力的增大而逐渐减小,且当预加轴力达到3倍标准值时,与不预加轴力钢支撑相比,基坑最大变形量可减少64.7%;当钢支撑预加轴力达到3倍标准值时,基坑内部会出现变形异常,不利于基坑的稳定,钢支撑预加轴力宜为1~3倍标准值。     

膨胀土地层地铁车站基坑围护结构稳定性探讨

在膨胀土地区修建地铁车站,基坑的开挖、围护是一项工程难题。受基坑开挖对膨胀土的扰动影响,地表水渗入后,丰富的裂隙吸水膨胀,导致膨胀土的压缩模量、抗剪强度等力学指标降低,造成围护桩桩体变形增大、横撑轴力增加。本文采用有限差分软件FLAC模拟分析膨胀土的压缩模量、抗剪强度指标降低时围护桩体水平位移的变化规律,并分析地铁车站施工监测得到的实测桩体水平位移、横撑轴力的数据,结合工程实践提出控制围护结构稳定性的措施。     

高灵敏性软土深基坑变形影响因素分析及控制措施

本文依托宁波地铁3号线仇毕车站高灵敏性软土地铁深基坑施工成功案例,对车站基坑在施工过程中的监控量测数据进行探讨分析,从围护结构墙体变形、基底土体隆起、基坑周围地表沉降三个方面进行研究得出影响基坑变形的因素,并详细阐述宁波地铁3号线在地基加固、内支撑竖向间距、钢支撑预加轴力、基坑开挖空间效应、基坑降水等方面所采取的针对性措施,以期为类似工程提供借鉴。     

临近既有地铁区间隧道基坑设计方案研究

基于数值模拟及敏感性分析的方法对临近既有地铁区间隧道工程基坑支护方案的各个设计要素(坑壁土体加固参数、围护桩截面尺寸、钢支撑型号、支撑竖向及横向布置参数)进行探讨。拟定7种支护形式作为研究方案,建立三维数值模型对基坑开挖全过程进行模拟计算,得出各方案中地铁隧道横向位移值;对各支护要素与位移控制效果相关联的敏感性进行研究,得出各种位移控制措施的优先排序:(1)围护桩参数,(2)钢支撑直径,(3)钢支撑竖向间距及道数布置,(4)支撑水平间距,(5)坑壁土体力学参数。     

螺纹桩和水泥搅拌组合桩地基处理数值模拟

基于蒙西华中铁路君山车站实际软土地基处理情况,运用FLAC 3D建立桩土二维有限元模型,比较分析螺纹桩和水泥搅拌桩组合桩在不同布置方式和不同桩间距工况下,地基土的竖向沉降、侧向位移以及地基土体的稳定安全系数。研究结果表明:组合桩在分开布置和交叉布置工况,随着桩间距的增加,地基土体竖向沉降量和水平向位移都增加,土体稳定安全系数随着桩间距的增加而减小,说明增大桩间距不利于土体稳定;在桩间距一定的情况下,桩体在分开布置工况下的竖向沉降量和水平向位移相比交叉布置工况有所减小,说明桩体分开布置有利于减小土体变形;当桩间距小于等于3倍桩径时,桩体分开布置的加固效果更明显,当桩间距大于4倍桩径时,桩体交叉布置的加固效果更明显。计算结果为软土地基处理提供了理论依据。     

地铁中间风井深基坑围护结构变形规律分析

以成都地区砂卵石地层一地铁风井深基坑工程为背景,采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法,研究了开挖过程中地铁风井深基坑围护结构的变形规律。将数值计算值与实测值进行了比较,两者的水平位移变化趋势基本一致,钢支撑轴力比较接近,表明所建模型用来研究深基坑的变形规律是可行的,该深基坑工程采用的围护结构设计和施工方案能够确保基坑开挖安全。