基于现场监测的地铁车站深基坑安全控制研究

针对厦门地铁2号线吕厝站车站深基坑出现的地下连续墙及周边地表变形超限问题,结合现场监测及基坑加固手段,提出了相应处理措施并取得了较显著效果。结果表明,吕厝站基坑变形过大主要由于基坑深度大,支撑体系变形后应力损失、地下水变化明显、受施工场地及周边活动荷载影响,致使地下连续墙局部位置变形量及变形速率均超出限值,同时地表竖向位移变形速率也超出规定要求。通过加强基坑支护结构,优化基坑内施工方法,并置换坑底软弱土体和加快封底速度,有效减缓了地下连续墙及周边地层变形,其中地下连续墙最大变形速率由9.83 mm/d减小至1 mm/d左右;地表竖向位移最大变形速率由4 mm/d减小至1 mm/d以下,确保了变形超标深基坑的施工安全。     

软土深基坑工程支护结构设计m值与弯矩反分析

基于实际软土深基坑工程,依据施工各工况实测位移,分别采用单纯形法位移反分析对基坑支护结构设计参数m值和光顺样条法拟合对地下连续墙弯矩进行分析,并判定设计值和预测值之间的相互关系,为设计和施工提供一定的理论依据。根据单纯形法反演得到优化位移与实测位移基本接近,验证了反分析方法的可靠性,对设计参数m值可取其下限来控制基坑的最大变形。根据光顺样条法拟合求得曲率的基础上分别按弹性刚度和短期刚度进行弯矩估算,可得地下连续墙最大弯矩变化规律基本一致,且在基坑开挖初期,地下连续墙弯矩可以通过弹性刚度法估算墙体的弯矩承载力,随着基坑的开挖,地下连续墙弯矩实际更接近于规范短期刚度计算值。     

入土深度和预加力对基坑支护结构变形及内力的影响

文章以某深基坑工程为背景,采用弹塑性本构模型,考虑地下水渗流作用,进行了基坑分步开挖有限元数值模拟。分析了围护桩入土深度和钢支撑预加轴力对桩身内力及变形特性的影响规律。结果表明,入土深度减小会明显增加坑底处桩身水平位移,但能显著减小桩身最大弯矩值;支撑预加力均匀施加方案不可取,进而确定了合理的围护桩的入土深度以及钢支撑预加轴力加载方案。     

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。     

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。     

侧方基坑开挖对盾构隧道的影响研究

为了研究侧上方基坑放坡开挖对盾构隧道的影响,利用FLAC3D建立三维数值模型,模拟轨道交通侧方基坑开挖的施工全过程,从盾构管片内力及模型位移等角度分析基坑开挖对盾构隧道的影响,并将数值计算结果与现场观测数据进行对比。结果表明,随基坑开挖深度的不断增加,盾构管片及基坑边坡水平位移不断增大,当基坑开挖至坑底时,基坑中部位置处盾构管片变形最大,管片拱肩位置处水平位移最大(为5. 24 mm),拱顶最大竖向隆起为1. 01 mm,拱腰最小曲率半径达482 690 m,管片拱肩位置处存在压应力集中(最大压力为3. 58 MPa)。当基坑内部结构施工完成后,管片水平位移量减小。为减小基坑开挖对盾构隧道的影响,基坑开挖至坑底后应尽快施作内部结构,有利于控制盾构管片变形。     

考虑渗流作用时深基坑开挖坑底隆起变形分析

对于软土地区的深基坑工程,坑底隆起变形往往在基坑变形失稳中占有重要位置,而影响深基坑坑底隆起的因素很多,找到它们之间相互影响的规律性,对指导实际深基坑工程中的设计及施工有很大意义。本文通过理论分析及数值模拟方法,同时考虑渗流作用时,对影响深基坑开挖过程中坑底隆起变形的因素进行分析,得出渗透系数增加,会使得坑底隆起变形显著增大等结论。     

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。     

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。     

隔离桩对盾构侧穿建筑物时基础变形的影响分析

以济南地铁R1线地下段盾构近穿某建筑物为背景,采用数值分析的方法对隔离桩不同参数进行逐一模拟。研究了隔离桩不同桩长、桩洞距及桩间距对建筑物基础位移控制的影响。研究表明,桩长越长,隔离效果越好;在一定范围内,桩洞距越小隔离效果越好;由于桩间土拱效应,桩间距减小至一定程度后,隔离效果改善不明显。经优化选取桩长为30 m、桩洞距为2.0 m、桩间距为1.2 m的隔离桩。相比未打设隔离桩的情况,优化取值的隔离桩后,建筑物基础水平位移可减小36.6%,竖向位移可减小33.1%。     

苏州地铁车站深基坑变形规律及影响分析

以苏州地铁3号线新区站及文昌路站深基坑地下连续墙变形监测数据为基础,研究不同开挖工况对围护墙体变形的影响规律,同时对坑底土体暴露时间下围护墙体变形进行分析,并对比有无路面盖板对基坑变形的影响。结果表明,施工过程中支撑架设不及时会导致基坑出现较大变形,同时,坑底土体对基坑变形有显著影响,另外,现浇路面盖板对基坑变形的约束效果显著。据此,提出施工单位应及时架设支撑、减少时空效应,施工应尽量缩短坑底土体暴露时间,设计应重点考虑现浇路面盖板对控制变形的有利方面等措施。     

非稳定渗流基坑变形分析

以南京长江隧道工程为背景,研究了深基坑工程在非稳定渗流作用下,基坑中渗流场的变化规律以及在渗流作用下,桩体的最大水平位移、桩后的地表沉降以及坑底隆起的变化规律,对工程具有一定的实际价值。     

邻近高架桥桩基的地铁深基坑变形控制研究

上海地铁 14 号线歇浦路站横穿杨浦大桥引桥,为国内首座已实施的采用超高压喷射搅拌成桩(N-Jet 工法) 技术进行基坑封底止水的地下车站。采用数值模拟软件,建立考虑土体、支护结构和桥桩间变形相互耦合作用的三 维实体模型,模拟车站基坑开挖的全过程,分析不同变形控制措施下深基坑开挖对邻近高架桥桩基的变形影响,将 数值分析与实际监测结果进行对比分析,结果表明：在基坑分次开挖、减小支撑竖向间距、坑底土体加固、N-Jet 工法封底等变形控制措施的条件下,高架桥桩基的变形满足控制指标的要求,可保证高架桥的正常通行。     

地铁隧道盾构施工对桩箱建筑物影响研究

为保证地铁双线盾构隧道下穿桩箱基础建筑的安全,采用abaqus有限元软件建立计算模型,模拟不同桩长、桩径、土体损失率及不同工况下桩基和基础底板附加变形及附加内力变化规律,从而对隧道下穿桩箱基础建筑的设计提供借鉴作用。结果表明:(1)随桩长增加,底板竖向附加变形和附加弯矩逐渐变小,底板竖向附加弯矩在桩顶出现极大值;3号基桩(右线隧道左侧)随桩长增加,桩身最大水平位移、附加弯矩和附加轴力均逐渐减小。(2)随桩径增大,底板竖向附加变形逐渐减小,3号基桩附加弯矩逐渐增大。(3)随土体损失率增大,底板竖向附加变形逐渐变大,3号基桩附加弯矩逐渐变大。(4)施工完毕后,除4号桩(两隧道之间)外,其余各桩水平变形规律为靠近隧道的两排桩累积变形最大,离隧道越远,桩体变形越小,4号桩体最终附加水平变形倾向于先期开挖的左线隧道。     

杭州地铁彭埠站基坑计算与监测结果分析

介绍了杭州地铁1号线彭埠站基坑设计计算及现场监测实例。通过对地下连续墙的侧向位移、钢支撑轴力、地表沉降、坑外水位、坑底隆起等监测结果与设计计算结果的对比,分析计算值与实测值的差异,从中得到一些有价值的结论。探讨基坑的变形机理,并对基坑开挖期间的时空效应做了具体的研究。     

基坑开挖对既有盾构隧道的影响研究

为分析基坑开挖对既有盾构隧道的影响,通过数值计算软件模拟盾构隧道施工过程,得到基坑开挖前盾构隧道的应力状态;并以此为基础,进行基坑开挖对盾构管片变形与应力影响的全过程研究。结果表明,双排桩支护方式下,基坑开挖至坑底时,区间隧道距坑底最近的拱肩位置处变形最大,以水平位移为主,最大达6. 77 mm;管片竖向隆起量较小,最大值为1. 31 mm,管片拱肩部位存在一定的应力集中,最大应力达3. 52 MPa;管片拱腰部位X向应力较小,最大值为0. 3 MPa。随基坑内部结构的施工,盾构管片变形逐渐减小。依据变形、应力等控制指标,对最不利条件下管片位移、应力及曲率半径等参数进行安全影响评估,认为该工程条件下,基坑开挖对区间隧道影响较小。     

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。     

深圳地铁罗湖站安全线深基坑围护结构设计

根据深圳地铁罗湖站安全线深基坑围护结构周围地理环境、水文地质与工程地质条件和地下结构特点等特征,选择了人工挖孔灌注桩加支撑的基坑支护方案。采用等值梁法,分别计算了5种工况条件下支护桩所受的内力(剪力和弯矩);综合各种工况下内力大小与分布,设计了支护桩的截面、桩长、桩间距和配筋设计计算;对支撑的布置、尺寸进行了设计,对支撑构件的强度和基坑支护体系的整体稳定性进行了检算,包括抗倾覆、抗管涌等。施工实践证明,各支护结构的位移、变形、支撑轴力,周边地面沉降等实测数据都在规范要求之内。     

呼和浩特地铁深基坑支护冻胀影响数值分析

研究目的:为研究低温作用下水土冻胀对地铁基坑支护结构的影响,依托呼和浩特市某车站地铁基坑,建立地铁深基坑数值计算模型,模拟季节温度变化对基坑体系的影响,探究越冬基坑在外界温度变化条件下,基坑周边土体、地下连续墙及坑底土体温度场变化规律,水土冻胀力主要影响范围,基坑支护体系内力及变形的变化规律。研究结论:(1)冻胀初期受表层温度影响较大的范围主要集中在5 m以内,随着外部温度的逐渐下降,土层冻结深度在逐渐增大,且在距离基坑0. 5 m范围内最大冻深达到15 m,在基坑外侧边缘的土体冻深相对较小,受气温影响较大;(2)基坑外侧土体受冻胀影响范围集中在7 m以上,随着基坑深度的增加,支护结构受冻胀的影响逐渐减少,且影响减少得较为迅速;(3)低温条件下考虑水土冻胀影响,基坑第一道横撑轴力增加约22%,地连墙最大水平位移增加约24%;(4)本研究成果可为严寒地区深基坑工程支护设计与施工提供参考。     

软土地区基坑回弹对工程桩的影响分析研究

研究目的:软土地区深基坑中的工程桩,如在设计中没有充分考虑基坑卸载回弹引起的桩身拉力影响时可能会导致桩身断裂的严重事故。通过本文的研究,认真分析深基坑开挖对桩身内力、变形及极限承载力的影响,提出软土地区考虑基坑回弹影响的桩基的设计方法,确保工程安全。研究结论:本文采用MIDAS/GTS软件对虹桥综合交通枢纽工程的试桩及深基坑中的工程桩进行了有限元模拟分析,并与试桩结果及工程桩回弹监测结果进行了对比分析。提出了在分析基坑回弹对深基坑中桩基的影响时桩土摩擦界面参数的确定方法;提出了在软土地区的深基坑中桩设计时考虑基坑回弹影响的设计原则、方法与相关建议;探讨了基坑回弹对桩抗拔承载力的影响。