深基坑工程开挖与支护结构空间数值模拟

运用有限元软件MIDAS/GTS对某深基坑的开挖及支护体系进行数值模拟,针对开挖过程中维护结构、土体的变形规律以及深基坑支护结构的设计能否按二维问题处理进行了分析.结构表明:基坑外地表的竖向沉降量呈双曲线分布,且随开挖深度的增加呈非线形增加;基坑土体的隆起量随开挖深度的增大呈非线性增大,且基坑中心线处最大;基坑开挖过程中,空间维护结构沿基坑方向的水平位移很小,对于基坑维护结构的设计按平面问题处理具有合理性.上述计算结果对设计、施工具有较高的参考价值.     

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。     

基坑支护结构稳定性数值模拟研究

结合深基坑开挖施工项目,采用FLAC软件,模拟基坑开挖后的位移变形趋势,分析了基坑支护结构位移及应力变化规律。为减小疏降水对基坑和周边环境的影响,采用钻孔灌注桩+预应力锚杆作为基坑支护结构。     

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。     

温州市域铁路明挖深基坑施工变形规律实测研究

软土城市地区,轨道交通明挖深基坑开挖引起的变形效应是工程建设过程中的一项重要控制内容。本文依托温州市域铁路某标段明挖深基坑工程,基于现场实测,分析了深基坑施工影响效应的地表沉降、立柱轴力、土体和墙体水平位移等因素。分析结果表明:地表沉降变形在深基坑开挖后开始加速,至底板混凝土浇筑完成后,地表沉降速率开始减缓,但累计沉降依然在增大。在深基坑开始开挖的一个月之内,土体深层水平位移变化非常明显,随开挖深度逐渐增大,在深度为13 m附近达到最大值,随后土体深层水平位移随深度的增加而减小;连续墙墙体的水平位移变化趋势基本上与土体深层水平位移一致;深基坑周边建筑物在基坑施工初期沉降较小,后期距离深基坑位置越近,建筑物累计沉降越大。     

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。     

基坑开挖引起邻近运营地铁车站变形特性研究

邻近已运营地铁车站单侧深基坑开挖卸载会引起车站结构发生不均匀变形,但目前对其变形机制还缺乏深刻认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对深基坑开挖引起的邻近地铁车站结构变形发展变化规律进行了分析。研究结果表明,随着开挖深度的增加,地铁车站围护结构水平变形逐渐增大,且最大水平位移发生在桩顶;开挖过程中既有地铁车站底板局部向上抬升,且车站整体发生背向基坑的倾斜;基坑周边地表沉降随着基坑开挖的进行逐渐增大,但仍在结构安全和正常使用要求的范围之内。     

L形基坑变形的空间效应研究

依托长沙市潮宗御苑小区深基坑工程,利用有限差分软件FLAC3D建立了L形基坑的三维数值计算模型,对基坑的开挖过程进行模拟,研究土体以及支护结构位移的空间分布规律,讨论位移空间分布的影响因素,并将数值计算结果与实测值进行对比分析。研究结果表明:基坑各边中部位移最大,阳角处位移次之,阴角处位移最小;空间效应的影响范围随着基坑开挖深度增加而增大,但增幅逐渐减小,一般为2~3倍基坑开挖深度;冠梁能够有效控制基坑的角部位移的发展,尤其是阳角处位移,并能够增加空间效应的影响范围。     

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。     

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。     

地铁车站基坑半幅盖挖法施工监测及分析

结合洛阳地铁1号线武汉路站深基坑半幅盖挖法施工过程,对支护结构和周边建筑变形进行监测分析,结果表明,半幅盖挖法所形成的不对称结构使基坑两侧地连墙水平变形和地面竖向变形特征均有不同;基坑明挖侧地连墙的水平位移较为一致,而盖挖侧的变化无一致规律性;地连墙水平位移最大值出现在基坑开挖底面以上0.22~0.42 H处,未出现在基坑开挖深度以下;盖挖侧地面变形量和附近建筑的竖向位移小于明挖侧,说明盖挖侧顶板对周围变形有抑制作用;基坑周边的施工荷载对围护结构的变形特征、混凝土支撑的轴力等均有明显影响,因此施工过程中应严格控制基坑周边出现超载。     

基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法研究

依托软土地区某典型基坑工程,研究基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法。结合该工程土体修正摩尔–库伦模型参数,建立96个不同工况下的有限元模型。通过对有限元计算结果的分析和拟合,推导能够综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离3个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式,提出受基坑开挖影响的路基水平位移、沉降的预测曲线,并给出相应的预测流程。结果表明:在双对数坐标中,当基坑距路基坡脚距离相同时,路基最大水平位移与开挖深度的比值(δhmax/H)、路基最大沉降与开挖深度的比值(δvmax/H)均与支撑系统刚度ρ基本呈线性关系;可用图10中的折线ABC、图13中的折线DEFG分别预测路基水平位移、路基沉降;简化分析方法能较好地预测软土地区类似依托工程土层条件下受基坑开挖影响的高铁路基变形。     

超深基坑支护开挖对土体变形影响数值模拟研究

研究目的:为了掌握基坑开挖引起的围护结构变形和地层沉降的计算模拟方法,利用理论分析、数值模拟,以土与支护结构相互作用稳定性为研究核心,对深基坑开挖过程中引起的土层位移、地表沉降分布规律以及支护结构的位移、应力改变等相关内容进行研究,掌握基坑开挖引起的围护结构变形和地层沉降的计算模拟方法,从而指导设计工作.研究结果:基坑开挖至设计深度并完成底板施工时,模拟计算基坑外缘地表最大沉降为28.7 mm,施工过程中实测结果为28.46 mm,模拟分析计算结果与实际工程监测结果大致吻合,故研究结果可以指导设计工作.     

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。     

某基坑桩锚支护结构监测分析

根据长沙市某深基坑桩锚支护结构的特点及其周边环境,制定了有针对性的监测方案.重点对基坑深部水平位移、周边建筑沉降进行了跟踪监测.结果表明,深部水平位移随开挖深度表现出2种不同特性:浅部开挖时变形曲线近似呈直线形,最大位移在桩项.深部开挖时变形曲线近似呈抛物线形,最大位移在距桩顶5～7m处,变形还受锚索张拉情况等因素影响;建筑物的沉降表现出明显的时效性和空间效应,还与基坑开挖速度以及锚索设置时间等因素有关.监测信息为优化施工方案和合理组织施工提供了可靠的依据,确保了基坑工程的施工质量以及施工期间周边建筑的安全,对类似工程有一定的参考价值.     

基于Midas/gts的基坑开挖方式对比

围护体系相同的情况下,不同的基坑开挖方式对基坑围护结构及土体变形量的影响有很大差异。以某海相软土深基坑工程为依托,通过三维有限元模拟分析,对比分层开挖与阶梯式开挖所引起的围护结构侧向位移、排桩弯矩、基坑水平位移等参数。结果表明,阶梯式开挖能够有效控制其空间效应并减小基坑支护结构与土体的位移。     

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.     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。     

软弱地层深基坑开挖地下连续墙变形分析

以宁波某软弱地层地铁车站深基坑工程为背景,采用有限元模拟和实测数据分析相结合的方法对基坑开挖过程中地下连续墙的变形规律进行了分析。分析表明:有限元模拟计算与实测数据规律基本一致,能比较准确地反映地下连续墙的水平位移变化规律和大小;地下连续墙水平位移随基坑开挖深度的增加而增大,最大位移的位置也相应下移;基坑开挖深度相同时,无支撑暴露时间越长地下连续墙水平位移越大。     

钢支撑伺服系统在富水软弱地层深基坑施工中的应用北大核心

苏州地铁5号线劳动路站在富水软弱地层中进行深基坑施工,车站三区支护采用了钢支撑伺服系统。根据现场监测数据分析了深基坑的变形规律和该伺服系统对基坑变形的控制效果。结果表明:基坑壁的侧向变形随着深度的增加由外扩逐渐变为内鼓,埋深小于等于22.5 m时基坑壁背离基坑变形,埋深大于22.5 m时基坑壁朝向基坑变形;有无钢支撑伺服系统条件下基坑壁侧向最大变形量分别为14.9、34.15 mm,伺服系统对变形的控制效果较好;随着基坑施工的进行,测斜管上不同标高处变形量整体呈增大趋势,每一次开挖都伴随着变形量的增大,每一次支护都能将变形稳定一段时间。研究成果可为地铁车站深基坑工程支护设计提供参考。