基于渗流应力耦合的基坑降水及开挖对邻近桥桩的影响分析

城市涵洞建设下穿高架桥区域时,涵洞深基坑施工会对周边土体和临近桥梁下部结构产生影响。以福州某下穿高架桥涵洞深基坑工程为背景,基于渗流应力耦合理论和修正摩尔库伦三维模型,借助有限元软件对降水条件下的深基坑开挖过程进行模拟,结合现场监测信息反馈进行分析。分析了基坑降水及开挖过程地表沉降及邻近高架桥桩水平位移和竖直沉降分布规律。为探索基坑施工降水最佳模式,减少降水带来的影响,模拟过程对比了一次降水和分次降水条件下的最终地表沉降和高架桥桩的变形。结果表明:基坑降水开挖过程地表沉降沿基坑开挖垂直方向呈"勺形"分布,呈现出两头小中间大的趋势;邻近基坑的桥墩桩身水平位移随深度的增加而减小,远离基坑的桥墩桩身水平位移随深度的增加先增大后减小,且距离基坑较近的桩体水平位移较大。且每一次开挖后地表沉降和桩身水平位移都增加,增加的幅度随着开挖深度变小;现场监测数据略大于有限元结果,但变化趋势基本一致,表明数值模拟具有良好的适应性;基坑降水对坑外地表沉降及桥桩变形影响显著,分次降水方案可一定程度上减少基坑降水引起的地表沉降和桩身水平位移,类似基坑降水施工可通过分次降水方案控制沉降影响。     

近临磁浮线基坑抽灌一体化技术的试验研究

目前,抽灌一体化设计在基坑降水领域的应用仍属于探索阶段。以上海市首条市域铁路浦东机场站深基坑工程为例,其紧临上海磁浮线,桩基沉降需控制在2 mm以内,为减小基坑降水引起的坑外重点保护建筑的沉降,基于沉降控制的回灌技术运用于该基坑工程中。现场试验监测资料表明,采用坑外回灌效果明显;常压下,单井回灌量约为单井出水量的1/3;对于悬挂式止水帷幕,绕流作用明显,水位下降幅度可达50%以上,但超过一定深度后,绕流效果出现拐点,抽灌一体化可应用于控制降水引起的沉降。     

江漫滩悬挂式止水帷幕基坑地表沉降变形研究

为研究江漫滩特殊地质条件下悬挂式止水帷幕地铁深基坑施工引起的周边地表沉降规律,以7个江漫滩基坑工程的实测地表沉降数据为基础,采用理论分析、经验公式和有限元数值模拟的方法,总结了基坑开挖和坑内降水二者耦合作用引起的周边地表沉降变形规律。结果表明： 1）地表沉降范围可以划分为主要影响区、次要影响区和弱影响区3个区,主要影响区地表沉降主要由开挖和降水共同引起,次要影响区主要由降水引起。2）地表沉降曲线可根据划分的影响分区选用不同的函数表达式。3）基坑地表最大沉降点位置与坑边的距离xm为12.0～15.0 m,xm与基坑开挖深度h的比值约为0.7。4）在最大沉降点处,由开挖引起的地表沉降量占比为0.21~0.49,由降水引起的地表沉降量占比为0.51~0.79。     

长江漫滩地区深基坑施工对盾构隧道影响及应急保护研究

为研究长江漫滩地区深基坑工程对邻近盾构隧道的影响因素,验证在该特殊土层实施针对性综合保护应急措施的可行性,以长江漫滩地区深基坑工程盾构隧道应急保护实际案例为背景,依据前期施工阶段监测资料,分析出该地质条件下深基坑施工对周边盾构隧道结构变形的主要影响因素为降水、侧向卸载及附加荷载。采用修正惯用法对各影响因素进行定量分析,针对后续施工叠加影响采取相应施工控制及隧道加固等综合保护应急措施。实施处置措施前后监测数据对比及反分析得出,长江漫滩地区邻近盾构隧道深基坑在设计、施工期间应着重对基坑降水、卸载及附加荷载进行控制,当盾构隧道出现结构安全问题时,采用综合保护应急措施可取得显著治理效果。     

渗流作用下花岗岩残积土地层深基坑变形研究

以广州新建珠三角城际轨道交通马头庄站基坑工程为依托,运用ABAQUS数值模型模拟降水变形与开挖变形从降水开挖引发的耦合变形中分离出来,研究该类特殊地质条件下地下水渗流对深基坑的作用机理及其影响因素。研究结果表明:各阶段降水对围护桩的影响方式有所区别,且第一步降水对桩顶位置的影响更大;当距围护结构1.95He范围以外时,降水期间沉降几乎占据了地表总沉降的80 %以上,其数值不可忽略;坑外土体最大竖向变形位于地表以下,部分土层存在着拉伸变形;止水帷幕深度的加深会引起围护桩侧移与地表沉降增大,需合理选取止水帷幕参数。     

北京城市副中心综合交通枢纽站止水帷幕深度影响分析

以北京市城市副中心综合交通枢纽站深基坑为工程背景,基于Midas GTS NX有限元分析软件,研究悬挂式止水帷幕插入深度对渗流作用下深基坑渗流场及地表沉降的影响。研究表明:在水位降深相同的情况下,随着止水帷幕插入深度的增大,基坑周围的孔隙水压力减小,且分布逐渐趋于均匀,地下水位沿基坑侧壁的降幅逐渐减小;利用数值模拟得到的悬挂式止水帷幕基坑外地表沉降趋势与理论趋势相同,开挖完成后,地表沉降呈现“凹槽型沉降”的变形规律,随着止水帷幕深度的增加,基坑外地表最大沉降量减少了约29 %,沉降影响区范围缩小了约21 %,当帷幕超过最佳深度后地表沉降将趋于稳定。     

超大埋深基坑降水开挖结构安全性分析及对地表沉降影响

依托广西南宁轨道3号线埋深超过60 m的青秀山明暗挖地铁车站工程,进行了降水对地表沉降影响以及基坑开挖对围护结构安全性分析。结果表明:随着降水深度的增加,地表沉降增大,与基坑距离越近,地表沉降量越大;深基坑采用分层开挖,分层支护,围护结构的位移及横支撑的轴力均满足规范限值要求,施工安全。     

武汉I级阶地某地铁深基坑支护优化及实测分析

武汉目前正在长江I级阶地地区大规模进行地铁建设。在地铁车站基坑回筑施工阶段,由于换撑会严重滞缓主体结构施工,许多施工单位尝试将原设计换撑方案修改为不换撑的方案以加快施工进度。以武汉地区某地铁车站基坑工程为背景,通过数值模拟和现场实测,分析地下水位变化及有无换撑条件下地连墙变形和弯矩、地表变形、支撑轴力变化规律。理论及实测分析结果表明： 坑外水位的降低导致作用在地连墙上的水土压力减小; 当坑外水位小于-6.3 m时,地连墙水平位移及墙后地表沉降较原设计换撑方案仅增加10%左右; 地连墙弯矩和支撑轴力均满足原设计要求,优化后的换撑方案是可行的。由于施工中存在较多不确定因素,当采用无换撑方案时需密切关注坑外水位及地连墙变形的变化,以保证工程安全顺利进行。     

深基坑降水方案优化研究与数值模拟

针对富水砂层深基坑降水方案,提出了优化思路,开展了优化方案的现场抽水试验,建立了基坑开挖降水全过程三维计算模型,详细分析了基坑优化降水方案的可行性及止水效果.研究表明:基坑优化降水方案可达到预期降水效果,优化方案具有合理性;基坑围护结构具有良好的隔水效果,基坑内外存在水力联系,但基坑外绕渗很细微;降水井抽水初期,基坑内水位随时间增长近似线性快速下降,降低到一定程度后,逐渐趋于稳定;坑内水位下降越多,坑内外压力差越大,坑外绕渗越明显;基坑降水后约40 d水位回升已不满足设计要求,故需及时封底,避免出现长期绕渗.     

考虑围护结构隔水作用的基坑涌水量计算

为解决由于地铁基坑地下水的渗流路径和面积发生改变进而导致常规计算方法得出的坑内降水与实际存在较大的差别,通过对有围护结构隔水的基坑基本渗流场流网分布特征进行研究,提出改进的基坑涌水量计算公式,并以工程实例对改进公式进行验证分析。研究结果表明： 1）可将基坑周围渗流场流网分布图看成是沿围护结构中心轴线剖开的2个流网图,且两者可单独进行涌水量计算; 2）基坑坑内、坑外渗流场涌水量可分别采用达西渗流定律、潜水非完整井涌水量公式计算; 3）根据基坑降深与水头、降水影响范围以及坑内、坑外涌水量的函数关系,可求得基坑外的最大水位降深; 4）将本文推导公式运用在实际工程计算中,结果表明改进公式能够适用于有围护结构隔水的基坑降水计算。     

车站基坑揭露断层带注浆加固效果数值模拟研究

为研究注浆对明挖基坑揭露断层带的加固效果,以南京地铁上元门车站基坑工程为背景,考虑基坑开挖过程中渗流场与围岩应力场的相互耦合作用,建立相应的有限元分析模型,对软弱破碎层、注浆加固带、基坑地下连续墙以及围岩所组成的耦合系统进行模拟,研究注浆加固前后围岩渗流场、位移场以及应力场的特征,最终获得基坑地下连续墙的水平位移、基坑外地表沉降、围岩塑性区分布、基坑内围岩变形以及基坑内涌水量变化规律。研究结果表明： 1）通过对基坑底部断层带的注浆加固,基坑侧向位移及基坑外地表沉降均得到有效控制,相比于注浆加固前,其最大水平位移和地表累计沉降量减小50%以上,满足工程要求; 2）基坑底部区域内塑性区范围明显减少,基坑外塑性区扩散也得到有效抑制; 3）基坑底部断层带注浆改变了渗流场分布,有效降低了基坑涌水量,基坑治理区域涌水量由最初的94 m3/h逐渐减小到4 m3/h,堵水率达96%; 4）注浆结束后现场钻孔取芯率达到75%~80%,开挖揭露大量劈裂作用形成的浆脉,验证了注浆可有效治理明挖基坑所揭露的软弱断层破碎带。     

某城市地铁车站基坑地表沉降变形研究

通过对北方某城市地铁1号线一期工程地铁深基坑地表沉降监测数据进行统计分析，讨论地表沉降与基坑支护类型、开挖深度的关系。结果表明:地铁车站基坑开挖引起的地表变形最终表现为“凹槽形”；地铁车站基坑地表最大沉降变形量为0.01% H~0.05% H，平均值为0.03% H；地铁车站基坑开挖引起的地表沉降值大多位于0~5 mm，小于控制值；在其他条件（基坑长度、宽度、周边环境）大致相同的前提下，地表沉降值随开挖深度的增大而增大，随支撑刚度的加大而减小。     

海南某临海地区潮汐作用下的地下水水位变化特征的研究

结合海南三亚某基地临海地区地层地下水水位在潮汐作用下的长期观测资料，根据地下水流动规律，采用地下水一维流动的布辛奈斯克方程，研究临海地下水潜水含水层地下水水位在潮汐作用下的波动规律，并进行主要影响因素的识别与分析。分析发现，临海地区地下水水位波动主要受潮汐作用幅值大小和距离海岸远近的影响，当距离海岸超过100 m时，潮汐作用对地层地下水水位的影响可忽略。研究结果对临海地区土岩质基坑的土质边坡稳定性分析以及基坑围护设计、施工都有着重要的指导作用。     

大连经济技术开发区石棉矿采空区地面塌陷机理与稳定性分析

分析了大连经济技术开发区石棉矿采空区地面塌陷形态及采空区塌陷机理,并应用ANSYS软件对采空区稳定性进行评价。结果表明:石棉矿采空区地面塌陷主要形态为采空区塌陷坑伴生地表裂缝、长列式串珠状地表塌坑、碟形和椭圆形塌陷坑及长列式单体塌陷坑。矿柱强度、矿柱数量及矿柱宽高比是引起岩体移动的决定因素。ANSYS软件数值模拟表明,采空区范围变形破坏仍在继续,总体变化趋势较大。建议加强监测,以策安全。     

基坑分区开挖对邻近大直径越江隧道影响的数值模拟与现场实测分析

为研究基坑分区开挖对邻近越江隧道保护的有效性,以上海市西藏南路双线越江隧道附近绿谷一期基坑工程为依托,首先采用有限元法建立数值模型,分析基坑分区与不分区开挖对地下连续墙位移和既有越江隧道收敛变形的影响。然后根据现场监测数据,研究基坑分区开挖下既有越江隧道和地下连续墙的变形规律。结果表明： 1）采用分区开挖的方式,地下连续墙最大位移减小23.9%,邻近越江隧道最大竖向位移减小35.4%,分区开挖施工对距离较近隧道的保护效果更好; 2）对于面积较大的分区,其开挖导致的地下连续墙变形更大; 3）既有越江隧道在基坑施工过程中发生了斜向压扁的不规则收敛变形,地下连续墙最大水平位移对邻近隧道的收敛变形具有一定的预测作用。     

建筑物受深基坑开挖影响的显式差分分析

在基坑开挖过程中，临近重要建筑物的保护是一个重要的研究课题，通过天津地铁营口道车站深基坑开挖的模拟分析可以看出，地表沉降、墙体变位、基坑隆起三者之间存在着明显的关系，临近基坑建筑物沉降变形与其基坑的接近度有明显关系，施工过程中应综合考虑技术可行性、安全、环保、质量、工期、效益等因素采取保护措施。