地铁换乘车站深基坑支护体系测试研究

研究目的:城市地铁换乘车站基坑施工难度大,维护结构安全性和稳定性尤为重要。针对某换乘车站工程地质条件、周边建筑环境和工艺特点,选取合适的围护方案和水平支撑体系。采用现场测试方法,分析基坑围护桩水平位移和钢支撑轴力变化规律,得出城市地铁换乘车站基坑支护有益结论,为相类似工程提供借鉴。研究结论:基坑开挖过程中,围护桩的变形随着开挖深度的增加而增大,由于桩顶设置有冠梁,围护桩变形最大值出现在开挖深度的中下部,随着开挖深度的增加,最大位移值的位置也随之下移。支撑轴力值在开始时增加量很大,随着基坑的开挖和下一道支撑的安装,变化幅度不大;施工过程中各道支撑的实测轴力占设计值百分比均小于70%。     

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。     

成都地铁17号线东延伸段膨胀土胀缩变形力学特性

为了研究成都地区典型膨胀土深基坑的支护参数，采用现场调研、室内试验、数据分析和现场监控量测等方法，以成都地铁17号线二期东延伸段威灵站深基坑工程为例，开展膨胀土的自由膨胀率、无荷载膨胀率及膨胀力等胀缩变形力学特性研究。结合现场施工监控量测分析，研究了各施工步骤下基坑的支护桩水平位移、断面支撑轴力和地面竖向位移的情况。研究结果表明：(1)该地区膨胀土主要分布在地下5～10 m深度处，主要为弱膨胀土，自由膨胀率在50%以内；(2)试验土样的无荷载含水率与含水率有较大的关系，遇水后的无荷载膨胀率随着土样含水率的增加而降低；(3)随着土体含水率的增加，试验土样的膨胀力呈线性降低趋势；(4)随着基坑的开挖，支护桩的水平位移逐渐增大，其主要发生在第1道支撑和第3道支撑之间，桩体主要向基坑内侧偏移，少部分向基坑外侧偏移；(5)支撑轴力出现过大的现象，当开挖至轴力监测点ZL32-3支撑位置时，ZL32-1测点处的支撑轴力超过设计值约50 kN;(6)从地面竖向位移监测结果来看，该工程深基坑开挖支护设计总体可控。     

沿江地铁车站围护结构变形规律现场实测分析

依托福州地铁5号线农林大学站基坑工程,通过对其围护墙深层水平位移与支撑轴力实测数据的细致分析,探讨了沿江地铁车站基坑围护结构的整体偏移规律与整体收敛规律。基坑靠山侧与沿江侧不对称地形所引起的偏压效应,使得基坑围护结构整体朝向沿江侧发生一定程度的偏移,因此可适当增大围护墙的嵌固深度,以应对地层偏压效应造成的不利影响。同时基坑围护结构的整体收敛变形曲线呈中间大、两端小的弓形分布,因此在围护墙中段设置大刚度混凝土支撑十分必要,实测结果显示该道混凝土支撑的轴力远大于其它各道支撑。     

舟山沉管隧道南岸深基坑围护受力实测分析

研究目的:舟山沈家门海底隧道南岸深基坑最大开挖深度14.8 m,采用SMW工法桩和混凝土、钢管支撑围护,为浙江省内最深的临海沉管隧道基坑,周边环境极为复杂。本文对临海深基坑施工过程中的支护结构内力和水土压力进行实测分析,为类似工程提供宝贵经验。研究结论:(1)随着土层的开挖,支撑轴力增加,而且该土层对应的支撑所受的影响最大,各道支撑轴力的大小表现出不均匀性;(2)围护桩弯矩也随基坑开挖深度的增而增加,内支撑可有效降低桩身弯矩最大值;(3)基坑开挖初期,开挖面以上的实测土压力随着开挖深度的增加而减小,基坑开挖后期,土压力随着施工的进行渐渐增加,较深土层的土压力变化比浅层土层的土压力变化要滞后;(4)随着施工的进行,孔隙水压力先减小后稳定,孔隙水压力变化与基坑开挖及降水紧密相关;(5)本研究成果对于邻近海岸沉管隧道深基坑施工及设计具有参考价值。     

深基坑混凝土支撑轴力报警原因分析

地铁基坑混凝土支撑轴力值超出设计值的现象频繁出现,轴力报警原因一直存在不同观点。笔者通过对不同地质情况下混凝土支撑报警情况进行研究,得出在不同地质的基坑施工中混凝土轴力报警原因亦不同。土质基坑中轴力报警多为温度原因报警,在石质基坑中轴力报警多为在爆破振动作用下的主动土压力过大而产生。但不管哪种轴力报警,其报警原因都需要结合相关的其它监测项目进行综合分析、判定。研究表明:气温较高且能被太阳长时间照射的混凝土支撑,混凝土轴力报警的主要原因多为温度应力引起,建议对混凝土支撑采取遮阳防晒或浇水降温措施以减少其温度应力;对石质基坑,采用混凝土支撑会产生较大的轴力,建议采用柔性支撑。     

L形地铁换乘车站超深基坑支护结构设计优化分析

以福州地铁洪塘路换乘车站L形超深基坑为工程背景，采用Midas GTS有限元软件模拟了超深基坑的开挖和支护过程，对换乘节点处围护结构的水平位移、内支撑轴力和地面沉降进行了综合分析。模拟结果表明，在换乘节点处，将原设计的7道内支撑优化为5道内支撑的支护方案切实可行。将数值模拟结果与工程应用过程中的现场实测数据进行了对比分析。结果表明：换乘车站超深基坑采用分区隔断+5道内支撑的支护方案是安全可行的，其地下连续墙的水平位移值、内支撑轴力值和地面位移值均满足规范要求。     

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。     

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。     

开挖尺寸效应对基坑稳定性的影响分析

国内规范最主要的基坑抗隆起稳定性计算方法为圆弧滑动法,其假定滑动圆弧的圆心位于最下道支撑与围护墙的交点,但未考虑基坑开挖的尺寸效应,导致窄基坑设计偏于保守。为综合分析各种基坑抗隆起稳定性计算方法的差异性,研制基坑稳定性分析软件,并利用有限元强度折减法对各种计算方法进行对比分析。结果表明:基坑开挖尺寸对基坑抗隆起具有一定影响,相同条件下,开挖尺寸越小,其抗隆起安全系数越大,影响也更为显著,规范设计就越偏于保守;当增大开挖尺寸时,其对抗隆起安全系数的影响逐渐减小。     

钢支撑轴力在安装过程中的监测分析

钢支撑由于其架设进度快、轴力可复加、可重复使用等优点被广泛应用于地铁基坑工程的支护系统中。但大量的实测数据表明,钢支撑架设并完成预应力施加后,实测轴力往往远小于设计要求。以长三角某城市地铁深基坑工程钢支撑施工现场试验为例,观测支撑轴力在施加预应力前后的动态变化,得出钢支撑在架设后的轴力变化规律,提出适当提高预加轴力峰值及进一步减小千斤顶回撒前轴力损失的具体思路。     

温度变化对地铁深基坑支护体系的影响研究

济南地铁烈士陵园站深基坑支撑轴力监测数据表明,支撑轴力变化随大气温度变化十分明显。为深入研究温度变化对地铁深基坑支护体系的影响,运用有限元计算分析地下连续墙厚度、刚度及支撑刚度在不同温度应力下对地下连续墙水平位移和支撑轴力的影响规律。计算结果表明,连续墙墙顶水平位移和支撑轴力随温度变化呈线性变化,随着温度升高,第1道支撑轴力逐渐减小,第2道和第3道支撑逐渐增大,第3道支撑轴力增幅更大;支撑刚度对支撑轴力的影响最为显著,地下连续墙刚度对墙顶水平位移的影响最为显著,地下连续墙厚度对墙体最大水平位移影响最为显著;温度变化20℃支撑轴力的变化幅度为13%~26%。     

深基坑混凝土支撑轴力监测研究

为了研究影响混凝土支撑轴力监测结果的主要因素,提高轴力监测的精确性,选取宁波某地铁车站基坑支护工程混凝土支撑的5个轴力监测点进行试验,发现温度、混凝土徐变、偏心荷载是影响监测精确性的主要因素。进而对监测方案进行了优化:①应尽量选在温度相近的时段进行监测;②出厂温度修正系数和现场温度修正系数差异较大,应采用现场温度修正系数;③混凝土徐变产生的附加荷载对监测数据影响显著,建议在混凝土支撑浇筑完成28 d后进行初值采集;④受偏心荷载的影响,混凝土支撑4个角的轴力差值较大,轴力最小值约为轴力最大值的30%,应在支撑4个角设置钢筋计,取测量的平均值作为测算数据。     

厚冲积黏性土层基坑支护结构力学行为研究

为研究厚冲积黏性土层基坑桩锚支护结构在基坑开挖支护过程中的力学行为,以济南市某大型深基坑为工程背景,通过理正深基坑、FLAC3D软件对不同工况下桩锚支护结构体系进行了工程试算与数值模拟。结果表明:理正深基坑软件推知围护桩水平位移、弯矩和剪力最大值分别为-42.44mm、684.53kN·m和183.56kN,3道锚索轴力分别为125.3kN、185.3kN和155.3kN;采用FLAC3D软件模拟求得基坑开挖时地表沉降、围护桩水平位移最大值分别为35.4mm和37.6mm,3道锚索轴力分别为148kN、202kN和186kN。经对比分析可知,数值模拟误差可控制在20%之内。     

内支撑体系下装配式车站基坑支护受力研究

以深圳地铁装配式车站中医院站为工程背景,结合车站所处的工程地质条件以及装配式车站的施工工序,采用ABAQUS有限元分析软件,建立地层-结构模型,重点分析装配式车站施工过程中基坑的变形规律、支撑轴力变化规律及倒换接续支撑的受力特点。首先,分析装配式车站基坑变形,主要分为开挖阶段和车站拼装阶段,地连墙总变形为10.31 mm,其开挖阶段占比较大,占总变形的88.6%,开挖过程中基坑变形趋势与现浇车站一致;其次,在支撑倒换及结构拼装过程中,地连墙变形占总变形的11.4%,变化范围为0.05～0.99 mm,其变形的量值及变形的范围同现浇车站均存在较大的差异;再次,分析拆撑、换撑的工序及受力特点,拆撑及换撑是装配式车站施工的重要施工步序,在靠近拆撑环的中板临时支撑轴力较大,占整个换撑轴力的80%,因此在布置接续撑时,靠近换撑的1环接续撑数量可适当增加,远离换撑1环接续撑可减少支撑数量;最后,对比数值计算和现场监测结果,两者的变化规律基本一致,验证数值分析的有效性。     

基于光纤传感技术的混凝土支撑轴力监测及数据分析

支撑轴力作为地铁深基坑施工监测的主要监测项目,是考察基坑自身安全状况的重要指标。针对目前混凝土支撑轴力监测值与实际情况差异较大的问题,分析造成混凝土支撑轴力监测值偏大的原因。利用光纤传感技术,在混凝土支撑纵向主筋肋槽上胶粘封装光纤光栅传感器(FBG),通过监测钢筋的应变推算出支撑梁的内力。在现有计算公式的基础上提出考虑混凝土收缩、徐变、应力应变关系非线性影响的轴力修正公式,对监测数据进行修正。以某市地铁深基坑为例,验证了光纤传感轴力监测技术及轴力修正公式的有效性。结果显示,FBG与钢筋计轴力曲线变化趋势一致,FBG考虑了温度补偿,监测值较钢筋计更加稳定;对轴力监测值进行修正,修正后的轴力值约为修正前的1/3,结果更加符合实际。     

光纤传感智能监测系统在复杂基坑工程中的应用研究

光纤传感智能监测系统是基于光纤光栅传感技术、虚拟仪器技术和阿里云平台,针对复杂深基坑工程施工的智能化安全管控系统。通过光纤传感智能监测系统在北京新机场城际铁路联络线明挖隧道深基坑工程中的应用,阐述了深基坑开挖支护过程中的监测指标、监测元器件和监测实施过程;通过实施过程中的在线实时监测数据分析,总结了基坑开挖、支护过程中施工对基坑边坡稳定性的影响,分析了邻近支撑安拆对钢支撑轴力及基坑顶部和底部水平位移的影响。结果表明:在基坑开挖时,施工扰动对基坑边坡变形有一定的影响;每道支撑对邻近支撑的支撑轴力影响明显;光纤传感智能监测系统能够提供准确、及时、可靠的监测数据,为深基坑的安全施工提供保障。     

环境温度变化对地铁车站深基坑受力影响分析

为分析地铁车站深基坑施工期间温度变化对支撑轴力的影响,根据多层深基坑中各道支撑与对应土体间力的平衡与位移协调条件,提出了计算地铁车站深基坑中多层水平支撑温度应力的实用计算方法。相应数值分析结果表明:理论计算值与实测值较为一致,支撑轴力和位移增量随温度近似呈线性变化,环境温度对支撑轴力的影响不可忽视。     

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。