兰州地铁世纪大道站基坑支护监测与数值模拟

研究目的:兰州地区的工程水文地质条件特殊,关于地铁深基坑的桩撑支护设计、施工监测及数值模拟研究尚属空白。本文以兰州地铁世纪大道站基坑为例对桩撑支护结构设计为例,对桩顶水平位移、桩体水平位移、内支撑轴力和地表沉降监测结果进行研究。研究结论:(1)基坑开挖初期,桩身呈向坑内变形的前倾型曲线,随着基坑的开挖和支撑的安装,桩身变形曲线逐渐向")"形变化,最大水平位移发生的位置也随之下移,一般出现在桩体中部的4~10 m范围,约为坑深的1/3~2/3;(2)基坑开挖过程中,实测圈梁水平位移一般为5~10 mm,远小于规范30 mm控制值;(3)桩底附近仍有少量位移,说明将支护桩嵌固段作为固定端的设计方法有待完善;(4)地表沉降和水平位移大小分布是对应的,基坑周边土体呈现沉降一隆起一沉降一隆起一沉降状态,最大地表沉降约位于基坑外侧1/3倍坑深处;(5)采用有限元软件ADINA模拟基坑开挖过程,将有限元计算值与实际监测结果进行对比,发现二者比较接近,发展变化趋势几乎一致,说明有限元分析的结果可靠,桩撑支护结构支护效果理想;(6)本研究成果可为类似深基坑工程的设计和施工提供借鉴。     

兰州地铁1号线桥梁桩基托换技术模型试验研究

以兰州地铁1号线穿越鱼儿沟桥工程案例为研究背景,依据桩基托换设计方案填筑室内模型,研究托换前后既有桩和托换桩的桩基竖向位移、桩身轴力和侧摩阻力的变化规律.结果表明:截断3号、4号和5号桩至沉降稳定时,群桩基础的沉降值为0.34 mm,模拟隧道开挖并施作衬砌至沉降稳定时,群桩基础下沉了 0.53 mm,表明桩基托换过程中...     

偏压荷载非等深基坑开挖的变形规律

以某偏压荷载非等深基坑工程为背景,利用有限差分法计算软件分析了基坑分层开挖与支护的围护结构及地表沉降等变形规律。研究发现,该工程有偏压荷载一侧开挖较深的围护结构最大水平位移为42 mm,较无偏压荷载侧结构水平位移31 mm多出了11 mm,且偏压荷载侧开挖较浅处围护结构最大水平位移也为31 mm,即结构变形沿基坑纵向有明显的差异;基坑底隆起沿纵向先增后减,在开挖较深位置受偏压荷载、结构变形等因素影响隆起量最大值为58mm,而在开挖较浅位置处隆起量最大值仅为24 mm,差异明显;在偏压侧基坑地表沉降量最大值达28 mm,是无偏压荷载侧地表沉降值的2倍,且偏压侧最大地表沉降值出现的位置(距基坑壁的距离)也是无偏压荷载侧的2倍;沿基坑纵向,地表沉降值有所不同,在开挖较浅处的偏压荷载地表沉降值仅为18 mm。模拟数据与实测数据对比后,误差在允许范围之内,故该结论对于类似工程的安全施工具有一定的实际意义。     

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。     

地铁施工对既有桥梁桩基的影响研究

基于桩基与土体之间相互作用的分析可知,土体变形传递到既有桩基必然会引起桩基内力和位移的改变。以北京地铁7号线双线隧道近距离穿越双井桥工程为例,采用FLAC3D三维数值模拟分析地铁双线隧道在开挖和支护过程中,邻近桩基内力与变形的变化规律,仿真结果分析表明桩基竖向沉降沿桩身变化不大,水平变形在隧道轴线位置达到最大;桩基轴力有明显的负摩阻增大区段,横向和纵向弯矩呈现S形变化规律;在隧道穿越桩基的过程中,桩基负摩阻力急剧增长会造成桩基承载力降低,施工中应采取适当的加固措施。     

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。     

软土地区逆作法地铁换乘车站基坑变形特性研究

研究目的:地铁嘉善路车站为上海市轨道交通9号线二期工程与12号线工程的换乘站,为地下三层岛式车站。场地浅层以淤泥质粉质黏土和淤泥质黏土为主。本文通过监测数据,分析了该换乘站逆作法施工过程中的连续墙侧向位移特性、墙顶沉降特性、立柱隆起特性以及周围地面沉降特性,探讨了其发展的规律,与已有研究成果进行了对比,得到一些有价值的结论。研究结论:研究结果表明,软土地区地铁车站逆作法施工变形特性如下:(1)连续墙侧向位移特性呈中间大、两侧小的趋势,最大水平位移始终出现在距离开挖面上几米的位置。最大位移量和开挖深度的比值约为0.18%。(2)连续墙墙顶竖向变形均以沉降变形为主,且绝大部分沉降变形发生第二层土开挖结束以前,在这个阶段以后,墙顶竖向变形呈波动状态。(3)在基坑开挖过程中,基坑内土体以及立柱桩基均呈隆起趋势,在开挖初期隆起量较大。(4)土方开挖造成的地表沉降约为开挖深度H的0.13%。研究成果对于同类工程的设计、施工具有借鉴价值。     

湿陷性黄土区铁路桩基试验研究

黄土湿陷性对铁路桩基承载力及变形产生较大影响,现场浸水试验是研究该类问题的主要手段.通过天然及饱和两种状态下单桩竖向载荷试验,探讨在该过程中湿陷性黄土地层的合理力学指标及桩基侧摩阻力、端阻力、沉降与载荷的变化规律.重点分析桩基浸水过程中桩体负摩阻力的变化特征,为湿陷性黄土地基处理及桩基方案的优化提供相关参数和设计依据,以达到湿陷性黄土区铁路建设安全可靠、经济合理的目的.     

上跨铁路转体桥梁主墩基坑施工对周边土体的影响

上跨铁路转体桥梁主墩大型基坑施工会引起周边土体的附加受力和变形,可能导致邻近铁路路基沉降破坏,危及行车安全。基于有限元软件MIDAS-GTS NX对某城市公路转体桥梁主墩基坑施工过程进行三维数值模拟,通过与现场实测数据的对比,验证数值模型及计算结果的可靠性。研究表明,基坑施工引起周边土体的变形随其与基坑边缘距离的增加呈现抛物线变化;主墩工程桩设置对基坑底部隆起位移有显著抑制作用,设置工程桩工况下,坑底最大隆起位移较无工程桩工况降低91.3%;工程桩整体发生向上位移,由基坑中心向边缘方向上桩基竖向位移量呈递减趋势,基坑中心桩竖向最大位移为4.2 mm,基坑边缘桩最大位移为0.35 mm;桩身整体承受拉应力,随着埋深增大拉应力逐渐增大,桩顶处承受拉力约为桩底的1/12。最后,依据数值模拟分析结果,对上跨铁路转体桥梁主墩位置、选型及结构设计提供合理化建议。     

紧邻铁路深基坑钻孔桩支护嵌入深度研究

以某紧邻既有铁路深基坑为研究对象,采用极限平衡理论和数值模拟相结合的方法,对不同嵌入深度(即钻孔桩嵌入坑底深度)条件下深基坑的变形趋势进行研究。首先基于郎肯土压力理论,分别计算钻孔桩两侧的主动土压力和被动土压力,并建立以桩底为参考点的力矩平衡方程,进而求解出坑底嵌入深度;然后采用有限元分析方法,研究不同嵌入深度条件下基坑开挖施工引起的坑壁变形、坑底隆起规律,以及对既有线路变形的影响。研究结果表明:随着桩嵌入坑底深度增大,既有线路的变形不断降低;当嵌入深度增大到一定程度后,其对既有线路变形的影响不再显著,最优嵌入深度约为基坑深度的1.33倍。     

单层洞桩法暗挖车站边桩结构受力及变形特征研究

以某单层洞桩法暗挖车站为例,介绍了边桩顶应力、边桩钢筋内力、边桩混凝土应变、边桩顶竖向变形及边桩侧向水平位移等监测方案设计,并通过对监测数据进行总结分析,得出单层洞桩法暗挖车站边桩结构受力特征.在主体土体开挖期间,边桩土方开挖段侧向摩阻力急剧减少,受力状态发生显著变化,为受力最不利的状态.建议设计时根据计算结果对边桩强度进行验算,施工时对底板以下边桩侧向及桩端进行后注浆,以便有利于提高桩基承载力.总结出了边桩变形特点及影响因素,并提出了边桩的结构受力及变形特征符合摩擦桩的特点.建议设计时仅取底板以下土体提供的桩侧阻力和桩端力,按照摩擦端承桩进行设计.     

深基坑开挖对邻近既有高铁桩基影响研究

研究目的:大中型城市的市政工程建设高速发展,其中深基坑工程越来越多,由于土地资源稀缺,其不可避免地会近接既有建筑或结构。本文针对深基坑开挖邻近既有高速铁路桥基的少见工况,结合有限元数值模拟进行研究,对基坑围护结构与桩基受深基坑开挖影响的规律进行分析,并结合现场实测数据进行对比验证,以期为今后类似的深基坑近接工程提供参考与指导意义。研究结论:(1)深基坑开挖的卸荷效应使得坑周岩土体平衡状态遭到破坏,进而发生应力重分布;(2)深基坑开挖导致基坑底部隆起,围护结构向坑内发生移动;(3)岩土体应力场改变带来位移场改变,赋存于岩土体中的结构物(如桩基)由于岩土体的运动而发生变形,基本均向坑内移动,桩基上部变形较大,下部变形较小;(4)数值模拟数据与现场实测数据对比基本吻合,基坑开挖完成后产生的变形均处于安全范围,证明了设计的围护与支撑方案对深基坑安全起到有效作用,该支护方案设计以及桩基变形规律研究可应用于今后类似工程中。     

桥梁桩基础施工对既有高速铁路桥梁基础变形的影响

衡茶吉铁路(衡阳—茶陵—吉安)正线在DK211+000—DK212+100与武广高速铁路并行。利用FLAC 3D建立了三维有限元模型,模拟了衡茶吉铁路竹山屋中桥桥梁桩基础开挖的施工过程,分析了新建铁路桥梁桩基础开挖对桩围土体和既有武广高速铁路竹山屋特大桥基础的影响。结果表明:新建铁路桥梁桩基础开挖过程中地表土体的水平位移小于15 mm,竖向位移小于7 mm;桩基础开挖深度与周围土体的变形成反比,在桩基础上部影响范围约为桩径的3～5倍,中下部约为桩径的1～2倍;新建铁路桥梁桩基础开挖对既有武广高速铁路竹山屋特大桥桥梁变形影响较小,其水平和竖向几何偏差远小于规范限值,基本不影响既有桥梁的安全。     

扩底楔形桩沉桩施工过程数值模拟分析

扩底楔形桩是一种可以有效发挥桩侧摩阻力和桩端阻力、降低负摩阻力影响的新型纵向变截面桩;然而针对其沉桩施工过程中的挤土效应、沉桩阻力等研究则相对较少。基于PFC数值分析软件,建立扩底楔形桩和等体积混凝土用量的常规等截面桩的沉桩施工过程模拟数值模型;通过与等截面桩沉桩模型试验和圆孔扩张理论计算结果的对比分析,验证了本文所建立的数值分析模型的准确性和可靠性;对比分析扩底楔形桩和等截面桩沉桩过程中桩周土体位移场、应力场以及沉桩阻力等变化规律。研究结果表明：沉桩过程中桩端阻力值的大小,不仅与横截面面积有关,而且与桩侧界面形式有关;本文数值模型情况下,扩底楔形桩静压沉桩施工桩端阻力、桩侧摩阻力和整体沉桩阻力分别是等截面桩的1．8,1．1和1．5倍。     

郑西线湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算探讨

研究目的:郑西客运专线三门峡至灵宝段为湿陷性黄土深厚地区,桥梁桩基由于存在负摩阻力而发生过量沉降.而针对湿陷性黄土地区桩基沉降的计算方法至今未见报道,因此有必要通过相关研究寻求适合本线湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算方法以便在设计阶段控制总沉降值.研究结论:(1) 湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算必须考虑负摩阻力的影响;(2) 桩基采用总沉降不大于规定值控制设计是合理的;(3) 郑西线三门峡至灵宝段湿陷性黄土地区桥梁采用修正的铁路桥规方法计算桩基总沉降是可以控制设计的,施工期间应按相关规范进行沉降观测,并根据观测结果采用曲线回归法进行沉降评估分析;(4) 桩底以下土层压缩模量是影响沉降计算值的主要因素,勘探时务必准确测定桩底以下土层压缩模量.     

堆载作用下桩基受力特性分析

以郑徐(郑州—徐州)高速铁路一特大桥桩侧堆载为背景,采用ABAQUS建立桩-土相互作用有限元模型,研究在不同堆载等级和堆载距离下桩侧摩阻力和桩身轴力的分布规律以及桩顶沉降规律。结果表明:桩侧负摩阻力主要分布在0.57倍桩长范围内,堆载等级越大桩侧摩阻力和桩身轴力越大,负摩阻力最大值出现在0.29倍桩长处,轴力最大值出现在0.52倍桩长处;堆载距离越大桩侧摩阻力和桩身轴力越小,堆载距离大于5倍桩径时,桩侧摩阻力和桩身轴力均明显减小;堆载等级越大堆载对桩基的竖向位移影响越大,堆载距离越大堆载对桩基的竖向位移影响越小。计算结果可以为桩侧堆载控制提供理论依据。     

昆山南站站房改造工程对既有高铁桥梁安全影响分析

结合昆山南高架站站房改造工程,通过ABAQUS软件建立有限元实体分析模型,研究新建结构物对邻近高铁桥梁桥墩、基础承载力、变形的影响。通过数值分析,得出以下结论:(1)昆山南站新增建筑结构建成后,既有高铁桥墩墩身承载力、局部应力仍满足规范要求;(2)新建桩基从施工到上部荷载加载过程中,对邻近高铁桥既有桩基的摩阻力、剪力和弯矩影响不大,对桩身轴力,上部荷载加载后则有明显增加。桥墩发生向新增建筑区域倾倒的变形趋势,但桥墩墩顶水平位移和竖向沉降的变化值不大于控制限值1 mm;(3)水泥搅拌桩对地基有加固作用,但其施工时会对桥梁桩基产生不利影响,应保证搅拌桩与桥墩桩基有一定安全距离。     

澳门凼仔中央公园深基坑变形监测成果分析

针对澳门凼仔中央公园深基坑开挖施工过程中的监测数据,对在澳门首次采用型钢水泥搅拌桩墙(SMW工法)形成的挡土墙体位移变形进行初步分析,概括总结了深基坑开挖施工三个阶段的位移变形特征,指出了SMW墙体位移和基坑外侧土体位移之间的关系,以及墙体变形最大处位移随时间变化情况。     

考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析

为探究基坑底部工程桩(抗拔桩和立柱桩)的作用效应,基于实测数据分析珠海某深基坑的变形特性,并通过三维有限元仿真计算,研究坑底工程桩直径、长度和纵向间距对基坑变形和地连墙内力的影响机制。研究结果表明：1)受滨海深厚软弱淤泥质地层影响,该深基坑变形相较上海、苏州和我国台湾地区的典型基坑偏大,且基坑封底后变形仍有较大增长,地下连续墙水平位移和周边地表沉降最大增量可达30%～40%。2)工程桩可有效抑制基坑变形,相较无桩工况,直径0.4 m的工程桩可使地下连续墙最大水平位移减少18%,坑底最大隆起量减少20%。3)工程桩长度对基坑变形的影响存在明显的边际效应,当桩长大于1.4He时(He为基坑开挖深度),增加桩长对地下连续墙水平位移的抑制作用不再明显,而当桩长超过2He后,增加桩长并不能有效减小坑底的隆起变形。4)工程桩纵向桩间距对基坑变形的抑制效应存在有效域,约为10D～6D(D为桩径),其中尤以桩间距由7D减小至6D时的效果最为显著。5)与变形影响机制类似,工程桩可减小地下连续墙的弯矩,最大弯矩随桩径增大而持续减小,桩长对弯矩的影响存在边际效应,桩间距对弯矩的影响存在有效域。研究成果可为基...     

大面积深基坑工程对高速铁路的影响性分析

研究目的:本文以某大面积深基坑为工程背景,该基坑邻近既有高速铁路桥梁及路基段,为确保施工期间铁路运营的安全性、降低施工风险,文中依据现行规范建立合理的高速铁路安全评估标准,经有限元模拟,分别对高速铁路路基及桥梁的沉降、相邻桥墩差异沉降、横向水平变形、纵向水平变形、轨道平顺性以及桥梁基础结构安全性等进行计算分析并给出合理的评价,从而确保基坑工程施工过程中高速铁路运营的安全性。研究结论:(1)高速铁路路基、桥梁叠加初始设计值后,各施工阶段的累积沉降值满足规范中15 mm、20 mm的限值要求;(2)高速铁路桥梁叠加初始设计值后的累积差异沉降满足规范中4 mm的限值要求;(3)叠加初始设计值后,各施工阶段横向水平变形均小于规范限值15.75 mm,纵向水平变形均小于规范限值28.06 mm;(4)在整个施工过程中,正线桥梁单桩承载力值均满足单桩容许承载力要求;(5)该研究成果可为邻近高速铁路的深基坑开挖等类似工程领域提供借鉴。