杭州地铁人民广场站深基坑降水研究

研究目的:结合杭州地铁2~#线人民广场站深基坑降水的工程实践,采用三维渗流模型模拟基坑内外渗流场,选用有效的降水设计方案,保证基坑开挖期间安全,并对承压水降压风险和地面沉降进行分析,为类似工程积累宝贵的经验。研究结论:(1)降水工程的专业性强,地域性非常明显,类似工程经验非常重要;(2)钱塘江两岸分布着复杂深厚的第四纪松散沉积层,其间发育有多层厚度较大的孔隙承压含水层,各含水层之间发生强烈的水力联系,构成了一个复合含水层系统,具有极高的承压水位,大大加大了深基坑降水的难度;(3)在深基坑的降水设计中,必须将工程地质、水文地质条件和基坑的围护体系结合起来,选取合理的水文参数,进行详细的三维渗流分析,才能保证降水方案的合理、有效;(4)降水运行必须严格执行设计方案中的运行要求,尽可能减少承压水位降深,进而有效控制坑边路面沉降量,确保周围建筑物的安全;(5)实践证明,该方法正确、可靠,是复杂深厚第四纪松散沉积层地区承压水深基坑降水设计的良好手段。     

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。     

软土地区地铁基坑浅层承压水控制及降压影响预测研究

针对地铁基坑,提出一种浅层承压水抽灌一体化设计理念,用以控制因地下水位下降引起的被保护建(构)筑物的环境变形。结合宁波市轨道交通工程实例,分析地铁基坑浅层承压水抽灌一体化设计在实际工程应用中的优势,通过现场试验,证明抽灌一体化的设计方法可有效减小基坑降压引起的周边地面沉降。同时对该地铁站进行数值模拟计算,得到抽灌一体化设计下的环境水位变化。通过理论推导,结合工程实测数据和数值计算结果,提出适用于宁波地区的减压降水引起的地面沉降预测公式。     

地铁施工地表沉降的空间规律与统计特征研究

研究目的:地铁施工造成的周边地表沉降影响因素众多,经典理论难以精确计算,施工监测已成为重要工程决策的重要依据之一。因此,有必要基于现场施工监测数据,来研究复杂施工体系所造成地表沉降的空间规律及其统计特征,以期为类似工程提供理论依据与实践基础。研究结论:(1)地铁车站施工期间,基坑周边附属设施施工(如搅拌桩)可能引起基坑周边土体显著隆起,隆起值可达到[10 mm,25 mm];(2)地铁车站主体开挖期间,周边土体会产生显著沉降,在垂直于基坑边缘方向,各组测点沉降的最大值,发生在距离基坑边缘0.3~0.9倍开挖深度的区域,与文献全局最大值的结果整体吻合,呈现一定的区域性与离散性;(3)从观测数据统计特征的角度,可以认为沉降最大值发生位置分布在[0.5,0.73]开挖深度的区间,其均值约为0.65,中位数约为0.64,均方差约为0.11;在此区域应重点监控,加强防护;(4)车站基坑平面形状较为复杂区域的地表沉降最大值,有可能偏离已有研究与监测数据的统计区间,建议工程中对局部施工方案进行针对性优化;(5)本研究成果可为我国城市地铁建设的相关设计与施工提供参考依据。     

明挖异形基坑下穿高架桥及近接航站楼施工的影响与控制

为研究明挖异形基坑施工对近临既有结构的施工扰动影响与控制效果，以南宁空港枢纽联络通道基坑工程为例，针对明挖异形深基坑下穿机场出发层高架桥和近接航站楼的施工问题，采取有限元数值模拟和现场监测相结合的方法，研究了复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及其周边建筑物的施工扰动效应及变形特征。在此基础上，提出了基坑非同步分层、分区和分块开挖的方案，以及采取人工挖孔桩作为局部围护结构的施工控制措施，最终使得明挖异形基坑顺利开挖并实现对周边建筑物变形的有效控制。研究结果显示：基坑开挖后的桥梁呈现东边沉、西边隆的形态；周边地面沉降量排序为中间段地面沉降量>基坑南端地面沉降量>基坑北端地面沉降量>基坑北端放坡段沉降量，与数值模拟结果中的桥梁桩基差异沉降规律一致。     

超长L形深基坑台阶法开挖围护结构变形特征研究

通过对南宁地铁那洪立交站基坑工程的施工监测,分析了不同施工阶段地下连续墙围护结构的墙顶竖向位移、墙顶水平位移和墙体深层水平位移的变化规律,研究了超长L形深基坑台阶法开挖围护结构的变形特征。研究结果表明：L形基坑围护结构变形的形状效应显著,长边段中部的墙顶竖向位移量最大,交汇处次之,短边端最小;开挖深度较浅时,墙顶竖向位移以沉降为主,随着深度增加,围护结构发生波动隆起变形;同一区段内墙顶水平位移方向相一致,以向坑内变形为主;坑内开挖深度差导致不同深度侧的墙顶水平变形量差异较大,且变形方向相反。此外,还得到了不同开挖深度对应的墙体深层水平位移最大值变化范围及其所处深度范围。     

软土地铁车站深基坑施工变形监测与分析

基坑变形监测是确保基坑施工安全的必要手段,开展深基坑变形现场监测研究对基坑工程建设具有重要意义。以宁波地铁3号线仇毕站深基坑工程为例,结合岩土工程勘察报告与支护设计方案,对工程区域地表、周边建(构)筑物与地下管线以及工程本身进行监控量测,并根据现场监测结果,对围护结构水平位移、地下连续墙墙顶沉降、地表沉降、管线及房屋沉降、基坑外水位变化、支撑轴力变化情况和发展规律进行了重点分析,得出了宁波软土地区地铁车站深基坑变形的一般规律及受力特征,可为车站基坑变形控制及类似工程的优化设计提供技术支持。     

深基坑周边建筑物地基的注浆加固技术

基坑开挖引起围护结构变形以及降水造成地面产生不均匀沉降 ,导致周边建筑物和市政设施受影响 ,是基坑工程环境效应的主要方面。文章结合工程实际介绍用注浆法加固深基坑周边建筑物地基的方法 ,解决因大面积降水及基坑开挖引起的不均匀沉降问题。     

软土地区某临近高铁基坑支护设计及监测分析

研究目的:高铁旁基坑开挖日益增多,在软土地区极易导致高铁沉降,严重影响安全运营。目前软土地区高铁旁基坑支护设计及监测技术尚不成熟,设计经验及监测数据极度缺乏。本文依托软土地区某紧邻高铁的基坑实例,对其设计及监测进行研究。研究结论:(1)提出高铁侧支护应按变形控制、对支护加强的方案实施,可减小路基沉降;(2)软土地区基坑开挖后高铁沉降时间长,呈蠕变特性,每层土开挖后沉降速率先大后小,最终沉降值很大;(3)同一位置路肩、接触网立柱、铁轨沉降基本一致,基坑中部沉降速率及沉降量较大,两侧及远离基坑处沉降较小;(4)坡脚沉降比路肩、接触网立柱、铁轨沉降小;(5)周边基坑同时开挖及降水,导致两基坑交界处高铁沉降较大;(6)本基坑开挖与降水影响高铁距离约5倍基坑深度;(7)本基坑设计和监测经验可供高铁旁基坑设计、施工借鉴。     

大直径超深工作井施工对周边环境影响分析

基坑降水对周边环境影响是基坑开挖普遍存在的问题,特别是在复杂地质环境下的超深基坑开挖工程更为突出。本文结合珠江三角洲水资源配置项目,结合其工程水文地质条件,通过现场监测和理论分析手段,对工作井施工过程中和施工完成后周边地下水位、周边建筑物沉降进行监测,基于监测数据揭示工作井施工过程中水位变化、周边地表沉降规律,并对导致周边土体沉降突发的主要因素进行判别分析,最后给出降水引起周边建筑物沉降值的计算方法,以期为类似工程提供技术和经验参考。     

基于流固耦合作用的富水砂卵石地层深基坑变形特性分析

深基坑事故大多是由于地下水控制失效造成。长沙地区砂卵石地层透水性好、富水性强、水源补给充沛,地下水的影响更为明显。研究在富水砂卵石地层中深基坑开挖和水位下降引起的地面沉降、基底渗透稳定等影响与变化规律,具有十分重要的现实意义。对长沙富水砂卵石地层地铁深基坑降水与开挖施工过程进行流固耦合数值模拟,计算结果表明,砂卵石地层中基坑开挖引起的地表沉降值与沉降影响范围更大;最大沉降位置更靠近围护结构,沉降曲线表现为较陡;地表沉降速度初期较快,后期较慢;最大渗流力主要分布在连续墙嵌固深度范围内偏下处。针对长沙富水砂卵石地层深基坑特点,提出注浆封底加固,与地连墙防渗帷幕形成封闭截水的风险控制措施与建议。     

逆作深基坑围护结构变形空间效应分析

以某交通枢纽基坑工程为例,基于数值模拟计算,进行了基坑开挖过程中围护结构不同位置处、不同方向上的水平变形分析。得到结论是,逆作法施工基坑围护结构变形较小;水平位移最大值发生于围护墙体的中部,一般位于基坑开挖面以上0.2～0.3倍的基坑深度处;地连墙水平变形的空间效应明显。     

复杂条件下改扩建工程基坑周边变形控制研究

研究目的:随着城市快速发展和扩张,中心城区的基坑工程紧邻既有建筑物和地下室,周边环境复杂,开挖过程需满足周边严格的变形保护要求,以及建筑物的正常使用。本文结合某综合楼的改扩建基坑工程的设计和成功实践,总结了相关的设计方法和措施,给同类基坑工程设计提供参考。研究结论:(1)改扩建工程的基坑场地复杂多变、具有风险高、保护难度大、变形控制要求高、施工条件限制等特点;(2)偏载作用下基坑两侧水平变形存在不对称性,通过增大围护体系刚度能有效减小其侧移量,减小地面最大沉降量,遵循时空效应分块开挖有利于控制围护结构变形及周围地表沉降;(3)应加强信息化施工和过程控制,及时封闭支撑体系,根据监测数据调整施工或注浆加固;(4)本文提供的若干基坑周边变形控制措施,对相似的复杂条件下改扩建工程基坑设计和实施方案选择有一定的参考意义。     

回灌降水技术在深基坑变形控制中的应用研究

在深基坑工程中进行地下水回灌是减弱基坑降水对周边环境的影响有效途径之一。以宁波市轨道交通3号线仇毕站深基坑承压水降水回灌为依托,通过开展降水设计、单井抽灌试验、群井抽灌试验、地表沉降监测以及建筑物沉降监测,获得了(8)_3层砾砂的水文地质和回灌设计参数,评价了抽灌作用下的地表变形特性及控制效果,结果表明:回灌井的回灌效率约为28%;回灌井运行后,地面沉降速率有减小趋势;回灌区房屋累计沉降是非回灌区域的50%～66. 7%。在保障基坑安全开挖的前提下,对基坑周边浅基础建筑群附近布设回灌井,是一种控制地面沉降、保护基坑周边环境的措施。     

深基坑开挖变形监测及数值计算分析

针对地铁车站深基坑开挖所产生的一系列岩土工程问题,尤其是开挖引起的基坑变形和周边沉降问题,根据现场实际监测数据,并结合数值模拟计算,建立三维基坑应力-渗流耦合模型,就基坑开挖过程中基坑内立柱桩沉降、地连墙墙体深层水平位移和周边地表沉降等进行重点研究。结果表明,在基坑第四道支撑完成前,立柱桩隆起速率较大,之后减缓;墙体深层水平位移表现为先增后减的"弓"型曲线,最大值出现在开挖面附近;基坑周边地表沉降表现为"凹"槽型。     

基坑不同施作顺序引起邻近车站变形对比分析

研究目的:邻近已建成地铁车站深基坑开挖卸载会引起车站结构不均匀变形,而不同施作顺序对其变形特性的影响还缺乏系统认识。结合长沙地区某地铁车站工程实例,基于数值方法对不同施作顺序下深基坑开挖引起的邻近地铁车站变形规律进行对比分析,并探讨车站基坑明挖顺作段和盖挖逆作段在不同开挖深度时围护结构及车站主体结构的变形特性。研究结论:(1)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;(2)明挖顺作段由于基坑开挖引起的邻近地铁车站变形要明显大于盖挖逆作段;(3)盖挖逆作段由于基坑开挖引起的地面沉降变形较小,而不同施作顺序下地表沉降值均在结构安全和正常使用要求的范围之内;(4)该研究成果可为邻近既有地铁车站深基坑设计与施工提供参考。     

城市轨道交通基坑降水模拟试验研究

以某城市轨道交通 6 号线基坑水文地质为研究对象,对 4 组不同含水层组布置 4 组多孔抽水试验,然后建立数值模型,进行水位动态曲线和水头梯度场拟合,验证数值模型中所设定参数条件是正确可靠的。在此基础上,对降水效果进行预测,得到采用不同抽水量潜水泵达到基坑内水位设计降深所需时间及水位降深等值线;通过地表土体沉降监测,得到地表沉降监测点的沉降量。研究成果对其他具有类似水文和工程地质条件的地铁线路和深基坑工程建设有一定的借鉴意义。     

水井抽水引起地基沉降影响范围探讨

研究目的:地下水开采是引发地面沉降的的主要原因,且集中抽水引起的不均匀沉降会对高速铁路工程造成严重危害。因此,研究水井抽水引起地基变形过程,合理估算地基沉降范围,用以指导地面沉降区内的高速铁路选线及采取可靠的防治措施。研究结论:(1)基于离心模型试验结果,采用数值模拟方法模拟分析了不同深度条件下水井抽水引起地基沉降的规律和影响范围,模拟结果表明靠近抽水位置区域的地基变形大于远离水抽水位置区域,排水引起的地基沉降量与其不均匀程度随着排水次数和沉降的增大有逐渐减小的趋势;(2)不同深度抽水时引起地面沉降过程及影响范围有所不同,浅层抽水时不均匀沉降较为严重,影响范围较小,深层抽水时地基沉降较平缓,但影响范围较大;(3)承压水单井稳定流抽水引起的地基变形影响范围与含水层渗透系数负相关,与开采量正相关,若控制地下水开采量,其变形影响范围是可以控制的,一般不会超过1 000 m;(4)当高速铁路经过地面沉降易发区时,需采取绕避集中抽水区域、封井、禁采、限采及控制地下水开采量等多重措施;(5)该研究成果可指导高速铁路选线和铁路沿线地面沉降防治等领域。     

基坑开挖对运营高铁路基变形影响因素分析

以软土地区某邻近运营高铁路基的基坑工程为例,采用数值分析方法,建立包含基坑及高铁路基在内的三维分析模型,研究降水方案、坑底加固、围护结构插入比以及基坑距路基坡脚距离这4个因素对高铁路基变形的影响。结果表明:与一次性降水相比,分层降水所造成的路基最大沉降和水平位移分别减小3.8%和5.2%;坑底加固对路基沉降的影响较小,但对路基水平位移影响相对较大;围护结构插入比存在一个最佳值,超过该值后继续增加插入比对减小路基变形作用不大;路基最大变形的峰值点出现在基坑距路基坡脚距离为10~15 m处。研究成果可为基坑支护设计和施工及邻近高铁的运营提供参考。     

滨江软土地层逆作法深基坑变形及控制研究

以某滨江软土地层逆作法深基坑为依托,利用有限差分软件对该基坑进行了数值仿真,结合监测数据对不同开挖深度下地连墙、内支撑轴力及基坑外土体沉降的变化规律进行了较为系统的研究。逆作法基坑地连墙的水平变形随开挖深度近似呈"弧形"分布,水平位移最大值出现的位置在基坑开挖面底部,与顺作基坑的变形规律区别较大;基坑开挖影响范围较大,距离基坑开挖深度2倍的地表也能受到基坑开挖的影响,地表监测点的沉降趋势及沉降曲线形态类似;该模拟方法及变形监测所得规律可以为类似基坑工程提供科学指导和理论依据。