舟山沉管隧道南岸深基坑围护受力实测分析

研究目的:舟山沈家门海底隧道南岸深基坑最大开挖深度14.8 m,采用SMW工法桩和混凝土、钢管支撑围护,为浙江省内最深的临海沉管隧道基坑,周边环境极为复杂。本文对临海深基坑施工过程中的支护结构内力和水土压力进行实测分析,为类似工程提供宝贵经验。研究结论:(1)随着土层的开挖,支撑轴力增加,而且该土层对应的支撑所受的影响最大,各道支撑轴力的大小表现出不均匀性;(2)围护桩弯矩也随基坑开挖深度的增而增加,内支撑可有效降低桩身弯矩最大值;(3)基坑开挖初期,开挖面以上的实测土压力随着开挖深度的增加而减小,基坑开挖后期,土压力随着施工的进行渐渐增加,较深土层的土压力变化比浅层土层的土压力变化要滞后;(4)随着施工的进行,孔隙水压力先减小后稳定,孔隙水压力变化与基坑开挖及降水紧密相关;(5)本研究成果对于邻近海岸沉管隧道深基坑施工及设计具有参考价值。     

考虑应力路径基坑变形计算及支护性能研究

基于半无限大弹性空间在条形荷载作用下应力的Melan解,首先根据基坑开挖过程应力状态的变化,建立基坑开挖问题的平面力学分析模型。利用Duncan-Chang曲线模型中的参数计算方法,推导加载和卸载模量公式,进而结合平面应变问题的物理方程和几何方程,建立平面应变问题的本构方程,得到基坑开挖后土体位移计算方法。然后建立土压力与支护结构位移的正弦和幂函数关系曲线,提出土压力计算方法。最后将理论成果应用于工程实践,将土体位移和土压力的理论值与实测数据进行对比分析。研究结果表明:该计算模型得到的基坑变形位移与实测结果吻合较好,验证了土压力与位移计算方法的合理性,同时由监测数据得到锚索预应力随时间的三阶段变化趋势,以及深层水平位移和坡顶竖向位移的匙形分布特点。     

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。     

有限土体土压力理论在异型深基坑工程中的应用研究

针对砂卵石地层新建隧道穿越既有线面临的异型深基坑工程,对基坑侧壁与既有地铁车站风亭间的夹土体进行受力分析,明确在平均土体宽度b=3.5 m条件下,对于竖直段,当开挖深度大于6.5 m时,就必须考虑有限土体土压力的影响,提出相应的计算模型与简化公式,发现有限土体土压力与开挖深度近似成线性关系;对于扩挖段,基于有限土体受力特性,提出扩挖段有限土体土压力计算模型与简化公式,由于扩挖边承受一定的土体自重,因此扩挖点处基坑侧壁土压力有所增加,扩挖段有限土体土压力与开挖深度近似成指数关系,但随着扩挖深度的增加,有限土压力明显小于常规土压力,同时随着扩挖段有限土体宽度的减小,有限土压力与常规土压力差值趋于稳定;最后通过数值分析,发现有限土体土压力作用下,异型基坑自身的变形相对较小,其水平变形主要集中在左侧隧道侧与基坑扩挖段,同时基坑的变形与裂缝均能满足规范要求。有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于确保工程安全并控制工程造价。     

有限土体土压力理论在兰州地铁1号线工程中的应用研究

针对典型砂卵石地层条件下地铁车站基坑与邻近构筑物间形成的有限土体,从有限土体土压力的形成机理出发,通过解析法建立能完全反应土体受力状态的有限土体土压力计算模型,提出考虑土体黏聚力影响的有限土体临界宽高比与临界宽度修正模型,明确有限土体临界宽高比主要介于0.55~0.65,基本不受基坑开挖深度的影响,明确了有限土体临界宽度与基坑开挖深度成线性关系,基坑开挖深度越大,有限土体土压力与经典土压力之间的差异越明显,深度≥10 m的超深基坑必须考虑有限土体土压力的作用,有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于控制工程造价。     

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。     

基坑开挖对下方地铁隧道影响数值分析

研究目的:与既有地铁隧道上下重叠建设的基坑工程日益增多,基坑开挖卸荷对下方既有地铁隧道的影响是该类工程中不可忽视的问题。本文结合工程实例,采用有限元软件进行数值模拟,分析基坑开挖深度、土层特性等方面对下卧隧道的影响,并总结基坑开挖卸荷对下方隧道在结构变形、内力等方面的发展态势和变化规律。研究结论:(1)当基坑开挖深度与下卧隧道覆土厚度之比大于0.5时,下卧隧道结构变形和内力增幅显著,下方隧道竖向位移与上方基坑开挖深度近似于呈线性变化;(2)土层弹性模量越小,隧道隆起量变化增幅越大;(3)隧道内力随着基坑开挖深度的增加呈现减小趋势,当基坑深度开挖至7 m后,由于隧道偏压作用逐渐显著,隧道结构内力呈现增长趋势;(4)本研究结果可为类似工程设计、风险评估与施工提供借鉴和参考。     

悬臂支挡基坑开挖的离心模型试验研究

采用离心场基坑开挖设备进行了粉质黏土悬臂支挡基坑开挖的离心模型试验,并根据试验结果分析了粉质黏土基坑变形规律和悬臂支挡结构土压力特性.结果表明:开挖过程中悬臂挡墙会朝坑内偏转,并伴随一定的挠曲变形;基坑变形依赖于挡墙的变形模式和大小,随挡墙位移增长,具有明显的阶段性;墙后土体位移随深度增加而减小,同一深度上随距挡墙距离...     

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。     

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。     

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.     

成都地铁17号线东延伸段膨胀土胀缩变形力学特性

为了研究成都地区典型膨胀土深基坑的支护参数，采用现场调研、室内试验、数据分析和现场监控量测等方法，以成都地铁17号线二期东延伸段威灵站深基坑工程为例，开展膨胀土的自由膨胀率、无荷载膨胀率及膨胀力等胀缩变形力学特性研究。结合现场施工监控量测分析，研究了各施工步骤下基坑的支护桩水平位移、断面支撑轴力和地面竖向位移的情况。研究结果表明：(1)该地区膨胀土主要分布在地下5～10 m深度处，主要为弱膨胀土，自由膨胀率在50%以内；(2)试验土样的无荷载含水率与含水率有较大的关系，遇水后的无荷载膨胀率随着土样含水率的增加而降低；(3)随着土体含水率的增加，试验土样的膨胀力呈线性降低趋势；(4)随着基坑的开挖，支护桩的水平位移逐渐增大，其主要发生在第1道支撑和第3道支撑之间，桩体主要向基坑内侧偏移，少部分向基坑外侧偏移；(5)支撑轴力出现过大的现象，当开挖至轴力监测点ZL32-3支撑位置时，ZL32-1测点处的支撑轴力超过设计值约50 kN;(6)从地面竖向位移监测结果来看，该工程深基坑开挖支护设计总体可控。     

成层土的旁压特性

本文用空间有限元方法，通过计算成层土在旁压试验时土体中各点的应力与位移，对孔壁位移与孔壁压力的关系进行了分析，结果表明，在成层土中，旁压试验特征值几乎不受上覆及下伏土层的影响，旁压试验成果不宜直接应用。     

膨胀土基坑悬臂桩支护设计中土压力计算方法探讨

在基坑支护设计中,膨胀土压力的计算尚未有统一标准。实际工程中,膨胀土地区土压力计算往往采用抗剪强度参数折减的方法处理,导致基坑支护结构失效的情况时有发生。通过研究"成都黏土"基坑支护现状及已有的设计方法,对膨胀土基坑土压力计算方法进行改进,主要从土体抗剪强度参数确定、膨胀土压力分布和支护桩锚固段有效深度3个方面分别进行讨论。分析结果表明:在基坑设计中膨胀土体的抗剪强度指标应依据抗剪强度与含水率关系的试验结果进行确定,膨胀土压力按照三角形进行分布,锚固段有效深度宜在计算值的基础上加本地区大气影响急剧层深度。在上述分析的基础上,以时代欣城和科创中心基坑为例,采用改进方法进行设计并与原设计对比,时代欣城基坑改进后桩的锚固深度为6.4m,大于原设计计算值1.8m和采用值5.0m,科创中心基坑改进后桩的锚固深度为5.6m,大于原设计计算值3.4m,小于采用值6.0 m,改进的计算方法在实际工程支护中的应用合理、可行。     

高层建筑基坑变形内力分析及量测点优化

研究目的:高层建筑的基坑稳定与围护结构变形、土层条件、水文条件密切相关,处理得当,可以控制地表沉降和墙体位移.本文根据数理统计原理建立量测点优化布置原则,借助有限元模拟开挖计算结果,分析基坑开挖位移场分布规律和影响因素,从减小量测误差原则出发,提出量测点优化方案,为施工提供依据.研究结论:通过对条形基坑围护结构变形分析、量测点优化、实测数据分析得出以下结论:围护结构水平位移取决于开挖深度、基坑宽度、土层性质、墙体刚度、入土深度;墙顶位移观测点应设在跨中,从跨中向两侧均匀布设,墙体测点从跨中开始,自上而下设置,在墙的支撑作用点处略高于挖深处设测点;基坑开挖过程中,进行实时监测,预测基坑的变形规律,及时采取预防措施,减少变形速率,确保量测点的优化和基坑的施工安全.     

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。     

可液化土层分布对土-地铁地下结构地震响应影响的振动台试验研究

针对目前地铁区间隧道建设中常见的单层双跨断面形式结构,开展饱和地基土自由场、结构整体位于可液化土层、结构底部存在可液化土层、结构位于非液化土层共4种工况下的振动台试验;通过分析地基土的宏观表现、位移响应、动土压力响应以及结构位移响应,研究可液化土层分布对土-地下结构地震响应的影响。结果表明:受输入地震动正负波幅值不对称和地基土不均匀震陷影响,地基土表层的喷砂、开裂、冒水现象表现出不均匀性,结构上浮会加剧液化现象的不均匀性;土体液化造成结构上浮和地基土沉降,使二者产生相对位移,当相对位移较大时土体易出现较大贯通裂缝,使得超静孔压消散,液化现象得以缓解;地基土水平向位移在结构底部存在可液化土层工况时最大,在结构整体位于可液化土层工况时次之,在结构位于非液化场地工况时最小;可液化土作用在结构上的动土压力大于非液化土,导致结构整体位于可液化土层时上浮较大,仅底部存在可液化土层时会加大结构侧墙顶底动土压力差。     

全喷锚加固技术在某超深基坑工程中的应用

由于超深基坑的土压力大,常采用板墙、支护桩、内支撑与喷锚形成的复合体系进行加固,很少采用全喷锚技术进行加固。某基坑处于黄土状粉质黏土夹粉土地层中,开挖深度16．4m、坡度1：0．2,采用全喷锚技术加固。沉降和相对水平位移观测表明,加固后的基坑变形很小,基坑安全稳定。本基坑采用全喷锚技术加固成功,除了地层条件较好和施工质量全过程严格控制外,压力分散型锚索在本工程发挥了重要作用。     

地铁车站深基坑围护结构变形规律分析

以成都地铁龙泉车站深基坑工程为背景,根据现场监测数据分析围护桩体位移随基坑开挖深度的变形规律及钢支撑预加力对围护结构变形的影响。采用FLAC有限差分法模拟计算分析钢支撑架设时间、水平间距及预加力对围护结构变形的影响。研究结果表明,第一层钢支撑的及时施作对控制桩体位移很重要,第二层钢支撑预加力在200~500 k N时预加力的增加可较好地控制桩体位移;钢支撑的水平间距建议设为3 m。     

挡土墙填充缓冲层前后土压力变化规律试验研究

通过挡土墙模型试验,在挡土墙面填充缓冲层,并分别测定挡土墙填充缓冲层前后的静止土压力和主动土压力,研究挡土墙填充缓冲层前后土压力变化规律及不同EPS土工泡沫缓冲层厚度对土压力的影响。试验结果表明:设置EPS土工泡沫缓冲层可有效降低墙后填土的土压力;缓冲层越厚,侧向土压力减小越明显;设置缓冲层后土压力随墙身位移变化规律与无缓冲层时相同。