基于土体硬化模型的紧邻铁路基坑变形分析

研究目的:控制紧邻铁路运营线的深大基坑变形,是保证既有铁路安全运营的关键。在基坑数值分析中,其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。本文利用反分析的手段,通过将计算结果与现场监测数据进行对比分析,初步确定本工程采用的土体本构模型中主要岩土参数的数值,该方法对类似工程有一定的借鉴意义。研究结论:(1)利用反分析的手段,得出了本工程土体硬化模型高级刚度参数与土体压缩模量Es(0.1~0.2)的经验关系;(2)利用得到的参数,计算了基坑开挖引起的地面沉降量及围护桩弯矩值,与现场监测值及理正基坑计算结果吻合较好,目前该基坑工程已经完工,基坑围护结构保证了既有铁路安全运营的要求。(3)利用本文提出的反分析方法,通过土体压缩模量得到土体硬化模型高级刚度参数,对分析敏感环境条件下的基坑工程具有一定的参考价值。     

公铁立交工程深基坑数值模拟及监控量测分析

哈佳铁路学府路框构桥及佳木斯特大桥属特大深水基坑项目,紧邻铁路运营繁忙干线,受列车振动影响。本文依托该项目开展列车动载现场测试,确定列车动载时程曲线;建立基坑工程三维有限元模型,对维护支撑体系内力和变形规律进行研究,并对支护系统的排桩侧移、排桩及立柱桩沉降、混凝土支撑及钢支撑应力进行现场监测。结果表明,基坑开挖过程中基坑各项数据稳定,基坑的稳定性和安全性均在可控范围内,且数值计算结果与实测结果变化趋势一致。     

深厚淤泥地层地铁车站基坑变形控制技术研究

在深厚淤泥地层中建造深基坑易发生基坑大变形及周围地层沉降过大等工程问题。以深圳地铁海上田园东站为背景,研究基坑穿越深厚淤泥层时的变形规律和相应的控制措施。分析现场施工监测数据发现,当采用地连墙+内支撑设计时,基坑变形太大均超计算值。为优化基坑支护体系,采用加固坑内土体、增加围护结构厚度以及提前真空降水等措施来控制基坑变形。周围地表沉降、墙体变形等监测数据显示,优化后的基坑支护体系能够有效控制基坑自身及周围地层的变形,达到预期的效果,可为类似的深基坑围护设计和施工提供参考。     

开挖卸载对相邻基坑围护结构内力的影响

上海铁路南站南广场内的35 kV地下变电所基坑紧邻已建成的轨道交通u线盾构工作井.为对这两基坑相互影响规律进行研究,选取相同尺寸、间距20 m的两基坑断面进行了有限元模拟,并与现场实测结果进行了对比,得到了土体开挖卸载对拟建基坑的影响比对已建成基坑的影响要大,且开挖卸载对内侧围护墙体的受力较为有利,对外侧围护墙体的受力较为不利的结论.     

邻近高铁深基坑开挖坑外变形规律研究

上海市轨道交通机场联络线 1 号风井深基坑边缘距沪杭高铁路基坡脚最近仅为10.6 m,如何保证基坑本体变形及坑外沪杭高铁变形在控制标准范围内,属于工程的技术难点和关键。文章采用三维有限元软件及现场监测对 1 号风井基坑开挖和回筑施工过程进行数值计算、监测分析,得出基坑开挖引起邻近沪杭高铁变形计算值和监测值,并将计算值与监测值进行对比,分析计算值与监测值存在差异原因。结合施工工况将基坑地连墙顶部水平位移和深层水平位移、墙外土体深层水平位移、隔离桩顶位移、隔离桩外土体深层水平位移、沪杭高铁路基和支承层水平位移值进行对比分析,研究基坑开挖引起的坑外土体位移变化及传递规律,以便为类似工程提供借鉴。     

新建地铁车站施工对既有地铁车站的影响研究

文章基于苏州地铁某车站,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究深基坑开挖对周围土体影响规律,分析新建车站施工对临近既有车站受力变形影响。经研究,基坑开挖前2/3深度时,对周围土体扰动主要表现为沉降范围扩大,继续开挖及随后的回筑阶段对周围土体的扰动以沉降量增加为主;新建车站施工,既有车站地下一层侧墙受压,最大压应力出现在顶板高度处,地下二层侧墙以受拉为主,且拉应力处于较高水平,最大拉应力出现在该层中部;新建车站施工时,既有车站靠向基坑方向倾斜;既有车站顶板靠近基坑一端出现沉降,随开挖深度增加顶板逐渐抬升,开挖过程中沉降值减小45.8%。     

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。     

福州站北广场深基坑工程实例分析

研究目的:针对福州站北广场存在深厚淤泥层的地质情况,结合南侧紧邻既有铁路站台、其余侧周边无重要建筑物的环境实际,考虑工期要求,制定基坑支护方案为南侧排桩+竖向斜支撑、其余侧放坡喷锚+平台+悬臂桩。本工程中的设计方案、监测对比结果可供类似工程参考。研究结论:(1)针对软土地区面积较大的基坑,根据基坑侧壁不同控制要求,有针对性的制定位移控制为主的排桩结合竖向斜支撑方案,稳定性控制为主的放坡结合悬臂桩方案,经监测数据验证,本方案合理可行,可供类似工程参考;(2)基坑设计过程中应注重基坑侧壁实际情况的调查,利用已有加固措施来合理提高岩土参数,可节省工程投资,缩短工期;(3)施工过程中应严格控制基坑周边超载,确保基坑变形量处于允许范围内,减少基坑事故风险;(4)本研究成果可为软土地区深基坑支护设计与施工提供指导。     

深厚软土基坑地下连续墙支护优化设计及其评价

基坑支护优化设计的优劣直接影响着基坑施工安全性与经济效益.以广州南沙港铁路隧道深基坑工程为例,基于MATLAB语言,采用遗传算法对地连墙厚度、墙体嵌入深度及支撑位置进行优化设计,通过ANSYS软件对优化前后进行分析比对,并结合现场监测进行可行性评价.研究结果表明:在满足基坑安全的前提下,采用优化后的设计参数可节省工程成本12.7％,优化后的基坑开挖对变形控制有所改善,优化结果可行.基坑实际监测结果比数值模拟结果偏大,但整体变化规律基本一致,基坑最大水平位移位于开挖底面附近,主要影响深度约为基坑开挖深度的2倍,进一步验证了优化结果的可靠性,为基坑工程建设提供了决策依据,具有一定的工程应用价值.     

深厚淤泥质土层深基坑变形特性研究

为解决因淤泥质土层较厚导致的基坑变形大和地表沉降不均等问题,依托湖北交投实业总部深基坑工程,通过数值仿真分析,对比两种不同内支撑布置方式下的变形规律,并研究深厚淤泥质土层对基坑变形的影响。结果表明：开挖深度较浅且未设置内支撑时,围护结构整体表现为“悬臂梁式”变形形态;随开挖深度增大及内支撑逐步施作,围护结构主要表现为中部向坑内凸出的“鼓肚形”变形形态。受淤泥质粘土层影响,围护结构变形与地表沉降变化值显著增加。基坑开挖至坑底时,在角部设置两道内支撑方案最大位移发生在0.77H位置(H为基坑开挖深度),为43.2 mm;在轴对称处设置一道内支撑时最大位移为47.48 mm。两种方案下的地表沉降最大值均基本稳定在0.6H位置,分别为31.50 mm、31.24 mm。当基坑进行两次拆换撑操作时,围护结构及地表沉降变形值有一定幅度增大,尤其在第一道支撑拆除后,建议施工过程中做好监测及相应控制措施。     

严寒地区深基坑土体温度场动态变化研究

对冬季期间呼和浩特地铁车站主体深基坑进行现场土体温度测试,分析测试孔温度变化规律,得出基坑截面冻结范围;同时,提出水热力耦合模型,拟合实测气温数据得出基坑表层土体温度曲线,通过建立数值模型对基坑土体温度场进行模拟。并比对现场试验数据对模型进行验证,研究严寒条件下深基坑土体温度场动态变化规律。结果表明:基于水热力耦合模型基坑温度场模拟仿真,与现场检测试验数据变化规律基本相同,可作为基坑温度场模拟计算有效手段,为进一步分析研究土体冻胀应力提供基础支撑。     

基坑开挖对既有地铁结构变形影响的研究

深圳市曦湾名苑基坑工程西侧紧邻已运营的地铁2号线车站和区间隧道,采用 MIDAS-GTS 有限元软件建立三维数值分析模型,对基坑施工的全过程进行动态模拟,研究了基坑采用咬合桩、支护桩和止水帷幕结构施工时基坑围护结构与地铁结构变形的相互关系.研究表明:基坑采用钻孔咬合桩,围护结构的选型合理;采用钢筋混凝土支撑体系受力明确,基坑护壁的变形小于一级基坑限定的数值;土体变形与卸荷引起既有地铁车站与隧道的变形未超出安全限值;施工过程中应加强基坑监管和控制.     

溶洞对轨道交通车站基坑开挖稳定性的影响规律

当轨道交通车站基坑位于溶洞地层上开挖时，会面临很大的安全问题，研究溶洞对车站基坑开挖稳定性的影响规律有助于改善轨道交通工程施工安全。以南京—句容城际轨道交通工程为例，建立三维有限元模型分析了溶洞对轨道交通车站基坑开挖稳定性的影响。根据基坑开挖及支护过程中支护桩的水平位移、基坑坑底土体隆起量和支护桩后地面沉降的变化规律，确定了溶洞的空间影响范围，并将数值模拟结果与实际监测结果进行了对比，验证了数值模拟结果的准确性。通过模拟基坑与溶洞的不同位置关系、不同溶洞尺寸下的基坑开挖与支护过程，得到相应的围护结构变形和基坑土体位移，进而总结出溶洞位置及其尺寸对基坑开挖及围护结构的稳定性的影响规律。     

基坑开挖对邻近地下室影响的数值分析

在城市轨道交通建设过程中,基坑紧邻周边建构筑物的情况频现,为基坑开挖带来了很大困难,尤其是邻近地下室的存在,更对两侧土体的变形和沉降提出了严格要求,因此对开挖过程中地下室的变形及受力分析显得尤为重要。传统的基坑计算只能考虑周边为完整土体的情况,无法对存在地下室的情况进行全面分析。结合实际工程,采用有限元软件对邻近地下室的基坑开挖进行数值模拟,并结合数值计算结果提出针对性的保护措施,确保邻近地下室的安全。     

考虑时空效应的深基坑开挖对邻近地铁车站的影响

本文依托天津市太阳城商业地块基坑工程，采用MIDAS GTS NX建立三维有限元数值模型，进行基坑开挖分区、分段、分层数值模拟优化研究，对比分析不同开挖方式对基坑变形及周边地表变形的影响规律，为最大限度降低基坑开挖对周边环境的影响提供理论参考。研究结果表明：考虑时空效应的基坑开挖方式对基坑及邻近地铁车站变形影响较大，其中盆式开挖对本工程最为有利；基于盆式开挖选择造价更优的灌注桩围护结构即可满足变形要求；基坑内部预留土体宽度对时空效应影响较大，本工程建议预留土体宽度为10 m。     

基坑开挖对临近城际铁路车站承台桩的影响评估分析

针对临近高铁基坑开挖施工对高铁车站承台桩的变形影响,以珠海某临近既有运营城际铁路的基坑工程为背景,采用弹塑性有限元法,建立数值模型,模拟基坑开挖过程中对临近车站承台桩的影响。分析了基坑开挖过程中基坑边超载、土层弹模等因素对车站桥承台桩的变形影响。研究结果表明:基坑边地表超载的施加有利于约束车站承台桩的侧向位移、土体弹模对车站桥承台桩的水平位移影响较大。     

基坑开挖对临近城际铁路高架桥墩的影响分析

针对珠海某基坑开挖对临近运营城际铁路的影响分析,采用弹塑性有限差分方法,模拟基坑开挖对邻近高架桥墩的影响,基于该数值模型,研究深基坑开挖对邻近桥桩的作用机制,对基坑边超载、土层弹模、地下水渗流等因素影响基坑开挖引起的高架桥承台桩的变形进行计算分析。结果表明:坑边地表超载的施加有利于控制高架桩体的侧移;土体弹模的变化对模型计算结果影响较大;地下水渗流对高架承台桩变形产生较大影响。     

紧邻地铁区间隧道深基坑工程的设计和实践

研究目的:随着城市轨道交通的快速发展,中心城区的深基坑工程经常紧邻正在运营的地铁区间隧道,深基坑开挖需确保邻近地铁区间隧道严格的变形保护要求,基坑工程设计由强度控制转变为变形控制。结合上海典型软土地层中紧邻地铁区间隧道深基坑工程的设计和成功实践,总结相关设计方法和措施,给类似深基坑工程设计提供参考。研究结论:针对基坑开挖对邻近地铁盾构区间隧道附加变形<20 mm的严格保护要求,在紧邻上海地铁2号线区间隧道的南京西路1 788地块基坑工程中,采用中间设置临时隔断地下连续墙将基坑一分为二、"分区顺作"的设计方法,并采取了数值模拟分析和专项保护措施,在工程实施过程中对基坑工程和区间隧道进行了详尽的基坑监测。监测结果表明,基坑本身安全、对邻近地铁区间隧道的影响都在安全可控的范围内。     

软土地区桩基施工对紧邻地铁隧道的位移控制

基于杭州某紧邻隧道的两期桥桩试桩的监测数据,分析软土地区大直径钻孔灌注桩施工对紧邻运营地铁隧道的影响及其位移控制对策。对于深厚淤泥质软土地层,钻孔灌注桩施工对周边土体影响范围较大。钻孔灌注桩施工时,设置钢套筒是控制临近地铁隧道变形的有效措施,但钢套筒拔除后,其对隧道的“工后”影响较大。对于该类地层,距离隧道10.0m以内的钻孔灌注桩施工宜保留钢套筒。结果表明,采取优化钢套筒的壁厚与长度及下压速度、控制桩基施工时间、合理组织群桩施工顺序、设置泄压孔等,均为控制紧邻隧道变形的有效措施。     

地铁基坑下穿铁路桥的桥墩保护设计方案合理性研究

以深圳地铁12号线和平站下穿穗莞深城际铁路特大桥工程为依托,通过数值模拟和理论分析,对地铁基坑下穿段实施的桥墩保护措施的合理性展开了深入研究。研究结果发现：针对桥墩水平位移,若仅采用隔离桩和采用土体加固两个措施,对两侧桥墩产生的影响差别较小;设置隔离桩可有效控制桥墩的竖向位移;在地下连续墙能保证基坑稳定的前提下,改变其墙厚和嵌固深度,对桥墩位移的变化影响较小;分区开挖可有效控制基坑变形及临近桥梁区域土体的变形。