某坑中坑基坑动态施工的数值模拟研究

结合上海西藏南路越江隧道浦东接线段基坑工程,对某一工况下的坑中坑基坑进行动态施工模拟得出:内坑开挖对左侧地表沉降影响明显,且后一开挖步最大沉降量约为前一步骤的2倍.当开挖至内坑底部后,右侧最大沉降为左侧的1.8倍.土体发生较大侧移处位于内坑坑底0～8m范围内.内坑开挖造成左墙墙前被动土压力减小,底部往坑内发生侧向位移.中墙顶部发生坑外位移,墙底发生了坑内侧移.随开挖步,右墙中底部侧移加大,且最大侧移处位于开挖面以下2m.     

基于ABAQUS分析坑中坑围护结构变形特性

运用ABAQUS对坑中坑式基坑进行了数值模拟分析,得到了基坑开挖过程中内外坑围护结构的变形规律,探讨了内坑围护桩插入深度对坑中坑变形的影响。得出如下结论:内坑的开挖对外坑围护结构存在一定的影响,内坑开挖后,由于内坑对外坑各侧地连墙的影响差异,外坑围护结构的变形也有所不同;外坑围护墙的侧向位移曲线呈现明显的"中间大,两头小"特点,最大位移发生位置随着基坑的开挖逐渐移至基坑开挖面附近。     

某特殊断面基坑围护桩插入比研究

特殊断面基坑的稳定性和经济性逐渐引起人们的关注.本文结合上海西藏南路越江隧道浦东接线段基坑工程,对某特殊断面基坑建立平面有限元模型,通过分析不同左墙插入比下左、中、右墙的侧移曲线和导致基坑侧向变形的力学行为得出:插入比不足时,左墙受内坑开挖卸载作用明显.随插入比增大,内坑开挖对其影响越来越小.当插入比增加至一定程度,左墙最大侧移值变化不大.中墙顶部发生坑外侧移,沿深度墙体中、底部往坑内发生侧移.当外坑整体稳定时左墙插入比对中墙侧移影响不大.在左墙能够保持稳定时,右墙侧移值随左墙插入比增加变化不明显.左墙较合理的插入比为1∶1～1.5∶1.     

土岩地层无岩肩吊脚墙基坑开挖受力及变形规律分析

依托实际工程，通过现场监测数据研究无岩肩吊脚墙支护下基坑开挖受力及变形规律。结果表明：无岩肩吊脚墙支护可保证土岩基坑开挖稳定；吊脚墙竖向位移在基坑开挖过程中变化不显著，吊脚墙底部岩壁段保持稳定；随基坑开挖，吊脚墙最大侧移位置逐渐上移，位移值增大速率随开挖逐渐减小；由于采用多道混撑，下部支撑轴力分担较多，第一道支撑轴力较小；开挖后期，地表沉降有较大幅度增大，地表沉降空间分布与带岩肩支护方式相似。     

上海陆家嘴地区超深大基坑邻近地层变形的实测分析

结合上海国际金融中心超大体量卸载、超深开挖深度、超长降水周期的基坑工程实践,通过对邻近地层变形的信息化监测,研究上海陆家嘴地区超深大基坑在顺逆作同步交叉实施条件下邻近地层的时空位移特征,初步探讨其变形机理和影响因素。研究表明:重车动载对坑外地表沉降影响较大,地墙隆起对0.1H范围内的地表土体拖带上抬;地表沉降主要受软弱土开挖和承压井降水影响凹槽分布,纵向地表沉降空间效应明显,受顺逆作同步交叉实施影响差异沉降突出;坑外地层侧移角部效应明显,形成水平方向的土拱作用,并与系统刚度和土体硬度呈正比;坑内土体强隆起范围远超开挖面下1倍挖深,立柱隆起在第三和第五层土方开挖时发展速率明显较快;坑外设计挖深上部地层以斜向下位移为主,下部地层以斜向上位移为主;基坑土方开挖阶段,坑内地层卸荷隆起为主流动补偿为辅,坑外设计挖深以上地层土体流动补偿和承压井降水固结沉降均显著,而设计挖深以下地层以卸荷隆起为主兼有少量流动补偿。     

某条形坑中坑基坑的围护墙内力分析

条形坑中坑基坑的围护墙内力分布不同于一般的基坑。本文结合上海西藏南路隧道某明挖基坑对条形坑中坑基坑进行了数值模拟,通过对围护墙内力的分析,得出:内坑开挖后,左墙最大弯矩比第一步开挖增加了63%,内坑开挖对左墙的弯矩影响较为显著,且最大弯矩始终位于第一步开挖面处;第二步开挖,中墙只产生正弯矩,第三步开挖,中墙在第三道支撑处产生了较大负弯矩,在开挖面以下1m处产生较大正弯矩;右墙主要产生负弯矩,在第二道支撑附近产生相对比较小的正弯矩;根据左、中、右三墙的弯矩包络,可分段分侧对连续墙进行配筋,使配筋更加经济合理。     

加筋水泥土桩锚墙支护的基坑监测分析

开挖深度内地基土为淤泥质黏土,基坑西侧采用加筋水泥土桩锚大放坡开挖,其余三侧采用加筋水泥土桩锚墙支护方式支护。发现,基坑坑顶水平位移随着开挖深度的增加线性增大,到地下室封顶时,施工通道处的坑顶位移,要比不施加荷载的坑顶大2倍以上。从水平位移分布来看,基坑的阴角最小,阳角最大,基坑每侧跨中也大。对于水泥土桩锚墙支护形式,墙后土体的深层水平位移分布存在位移零点,而位移零点恰好出现在水泥土墙底附近。大放坡开挖,后面的土体也存在位移零点,但零点位置明显比有墙的浅。另外,基坑到底后,如果坑顶不作用荷载,深层水平位移变化不大,作用荷载后,深层水平位移增加较大,甚至比基坑到底时的位移高一倍以上。基坑后面路面沉降随开挖深度增加而增大,但沉降速率最大出现在基坑到底后结构开始施工的期间内。基坑开挖过程中,最大沉降出现在距离基坑约8m的地方,而不是基坑坑顶,沉降分布曲线呈凹形。靠近地面的第一排桩锚受力最大,由于第一排桩锚的屏蔽作用,分散了应力,从而以下的第二、第三、第四排桩锚的抗拔力增加不显著。     

基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建（构）筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小,发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移,并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程,结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型,研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明,基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结,从而导致墙体发生侧向位移,同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。     

桩-锚支护深基坑开挖的有限元分析

为研究深基坑开挖对基坑及周围土体的位移影响,采用有限元软件ABAQUS模拟基坑开挖过程,对基坑内部、支护结构及临近土体位移进行研究。研究表明开挖初期,基坑后侧土体沉降最大处位于开挖深度1～2倍距离范围;开挖深度增大,基坑后侧土体沉降出现两个极值,分别发生锚杆自由段与锚杆尾部处;开挖深度较大时,在靠近支护桩位置出现大于基坑中心位置隆起量的凸起。支护结构最大侧移点位于坑底以上2～3m处。增加锚杆预应力或支护结构刚度,结构最大侧移、支护桩附近回弹凸起、坑后锚杆自由段处沉降量均减小,刚度增加前期的侧移控制效果更为显著。增加锚杆预应力,支护结构最大侧移点下降至坑底以下,排桩变形由"大肚子"状逐渐变为"S"形。     

既有建筑下半盖挖深基坑变形影响因素研究

由于盖板与建筑荷载的存在,既有建筑下半盖挖深基坑承受偏压荷载,对基坑与支护结构变形造成影响。依托南京山西路地铁车站半盖挖深基坑,采用数值模拟手段,研究了既有建筑对半盖挖深基坑变形的影响,得出以下结论:地连墙最大侧移量δ_hm随上部建筑层数增大显著增大,随地下室层数增加显著减小;最大侧移位置H_m随上部建筑层数增大而上移,随地下室层数增加而下移;既有建筑导致地连墙侧移曲线整体发生向基坑内的移动;随着上部建筑层数的增大,建筑侧坑外最大地表沉降δ_hm显著增大,最大地表沉降位置d_m向坑外移动;存在地下室时,最大沉降均发生在建筑靠近基坑侧;δ_hm随开挖深度H呈二次相关。     

深基坑水下开挖变形特性及坑底分仓优化

依托北京地铁8号线永定门外站深基坑工程,介绍了适用于水位高、厚度大、透水性强的富水砂卵石地层深基坑水下开挖工法。采用数值模拟方法构建基坑水下开挖数值模型,结合实测数据对模型进行了验证,并利用该模型分析了深基坑水下开挖过程中坑外地表沉降、墙体水平位移变形的特性。结果表明:对于富水砂卵石地层的基坑工程,采用水下开挖及坑底分仓工艺能够较好地控制基坑变形; 坑外地表沉降主要发生在干开挖及疏干开挖阶段,水下开挖阶段引起的地表沉降量只占总变形量的7%左右; 分仓墙的设置可有效限制坑底隆起及基坑中下部变形; 墙体变形在上部支撑及下部分仓墙作用下呈“弓”字形分布,墙体变形大多发生在干开挖及疏干开挖阶段,水下开挖引起的墙体变形只占总变形量的10%左右; 分仓数量及仓位布置形式影响墙体中下部变形,仓位增加至一定数量(20仓)后可明显控制墙体变形; 在满足抗浮要求的情况下,仓位可减少至12仓; 分仓数量一定的情况下,横向布置较纵向布置形式更有利于控制墙体变形。     

坑中坑式基坑工程内外坑围护结构变形相互影响研究

在大量数据调研的基础上,对内外坑开挖深度、插入比对内外坑围护结构水平位移和竖向位移的影响进行了分析。结果表明:外坑开挖完成后外坑围护结构的变形已基本达到稳定值,内坑开挖对外坑围护结构变形的影响较小;内墙插入比对内坑围护结构侧向变形以及外墙插入比对外坑围护结构侧向变形均有较大的影响,均随插入比的增加而减小;内墙插入比对外坑围护结构侧向变形以及外墙插入比对内坑围护结构侧向变形的影响均不大。内外坑坑底的最大竖向位移受外墙插入比的影响也比较小。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构

以某深基坑工程为研究对象,利用岩土数值分析FLAC 3D软件,建立三维数值分析模型,模拟开挖和支护实际工况,分析了双排微型桩复合土钉支护下基坑开挖过程中的变形破坏和支护结构受力演化特征。结果表明:坑壁水平位移总体上呈现基坑顶部小、基坑中下部大的形式,位移等值线呈鼓肚状;基坑基底隆起量较大,随着距基坑壁距离的减小而减小;基坑边坡竖向沉降较小,最大沉降量出现在支护结构之后;土钉轴力分布呈中间大、两端小的形式,离基坑底部越近,土钉的最大轴力点越靠近基坑开挖面,且随着开挖深度增加,土钉轴力初始增长迅速而后发展较为缓慢;前排微型桩弯矩大于后排,微型桩最大弯矩随着开挖深度的增加不断增大且不断下移,开挖完成后弯矩最大值位于基坑底部以下2 m深度处;基坑开挖及支护过程中监测点的位移时程曲线和塑性区分布区域说明基坑整体稳定性较好,但在坡顶后缘出现拉张塑性区,基坑壁浅表层和基坑底角部位出现剪切破坏区,在施工中应对其采取针对性措施进行保护;该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义。     

围护墙后开挖对基坑变形影响的数值分析

以西江引水盾构一标盾构吊出井和阀门井深基坑工程为分析对象,考虑土体的小应变刚度特性,建立三维有限元分析模型,探讨围护墙后开挖对基坑的变形影响。通过计算结果和实测数据的对比分析,表明部分围护墙后开挖卸载,造成支撑两端产生不平衡力,使开挖一侧的墙体回弹而减小水平位移,而对侧墙体水平位移继续增大,墙后土体沉降也随之增大。墙后的局部开挖卸载还能引起支撑两端墙体最大位移向相反方向移动,产生错动趋势。而开挖卸载的同时在墙后适当增加支撑可调整墙体的位移增量,有助于减少对基坑的扰动。所获得的结论对于既有基坑墙后开挖工程的设计和施工具有重要的参考价值。     

坑趾系数对坑中坑基坑变形影响的敏感性分析

采用土体卸载的HS有限元模型研究地铁换乘站坑中坑坑趾系数α对支护结构和土体变形的影响。结果表明:外墙最大侧移随坑趾系数增大而显著减小,侧移位置上移,α从0.25增加到1.5,外墙最大侧移从44.96 mm减小到30.71 mm,侧移深度从18.875 m上移到16.0 m;内墙侧移随α增大而减小,α从0.25增加到1.5,内墙最大侧移从45.74 mm减小到24.48 mm,内墙墙顶竖向位移随α增大而增大;内坑坑底在内墙10 m范围内出现显著隆起区,最大隆起量随α增加而减小,隆起区外的隆起值稳定保持在90 mm左右;外坑坑底隆起随α增大而增大,最大隆起位置出现在内墙外侧边缘,外墙内侧边缘的挤压隆起随α增大而增大,隆起范围和隆起量都较为显著;外坑坑背沉降曲线相似,沉降量随α增大而减小。     

基坑开挖对下卧地铁隧道的施工影响分析

深圳市桂庙路快速化改造工程前海段下沉式隧道平行上穿已建的地铁11号线隧道,下卧的地铁左线隧道中线与下沉式隧道中线水平间距3.2~6.7 m,顶部距离新建隧道底部9.1~15.0 m。下沉式隧道主体结构全长580 m,采取明挖基坑的方式施工,长距离基坑开挖引起的大范围卸载对下卧地铁隧道产生的影响不容忽视。通过建立三维数值分析模型对基坑施工过程进行模拟,动态地分析了基坑开挖对地铁隧道衬砌内力及变形的影响;在此基础上,提出了"分区、分时、分层、分块"开挖以及采取高压旋喷桩加固地基等施工对策。采取上述施工措施后,地铁隧道实测最大上浮值9.1 mm、最大下沉值5.6 mm,这表明下卧隧道的变形得到了有效控制,该研究成果可为今后类似工程提供一定的参考。     

软土地区坑中坑式基坑工程的变形特性研究

通过翻阅大量的文献,采集、整理、研究大量有关坑中坑式基坑工程的变形数据,对内、外坑开挖深度、间距,围护结构侧向变形值等有关参数之间关系进行分析,结果表明:当开挖总深度不变时,外坑围护结构最大侧向变形随内外坑间距的增大而减小,内坑围护结构最大侧向变形随内外坑间距的增大而增大;内墙插入比对外坑围护结构最大侧向变形量的影响不大,但内坑围护结构最大侧向变形量随内墙插入比的增大而减小。外坑围护结构最大侧向变形量随外墙插入比的增加有减小的趋势。在忽略内坑影响的情况下,外坑开挖深度与地表最大沉降量之间的关系类似,考虑内坑影响时周围地表沉降量相比单级基坑更大,同时内坑的开挖深度与地表最大沉降量不再符合单基坑的线性规律。     

地下连续墙与内支撑复合支护深基坑的FLAC模拟

运用FLAC-3D软件模拟深基坑工程地下连续墙与内支撑复合支护的开挖过程。采用衬砌（1iner）单元模拟地下连续墙、梁（beam）单元模拟钢支撑,计算地下连续墙与内支撑复合支护深基坑的竖向应力分布、竖直位移、深层水平位移及基底回弹量。计算结果表明：开挖过程中,复合支护深基坑的竖向应力具有层状分布特征和放射式分布特征;及时架设钢支撑对控制基坑竖直位移作用较大;基坑深层水平位移呈凸肚状,最大值出现在基坑中部,与实际监测结果一致;基底回弹最大值发生在基底中部,与用经验公式计算的结果相近。     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。