燃气管线保护涵基坑开挖对临近高铁影响数值仿真分析

由于城市建设与铁路事业的发展,导致临近高铁路线的工程日益增多,此类工程的基坑施工会对临近高铁产生影响,然而运营期的高铁对于变形控制极为严格.为了确保铁路运营安全,针对这种现象,以某中压燃气管线保护涵下穿大西高铁桥梁为背景,建立三维数值仿真分析模型,对基坑施工全过程进行分析模拟.得到以下结论:基坑防护桩施打结束以后,临近高铁桥墩总沉降值达到最大;“开挖至坑底”施工阶段对各桥墩竖向变形及水平变形影响最大,该阶段结束时高铁桥墩产生最大的附加水平变形和附加不均匀沉降.     

某高速铁路明挖隧道黄土深基坑变形规律分析

依托实际工程，对某高速铁路明挖隧道黄土深基坑施工过程中钻孔灌注桩桩顶及桩身水平位移、钢筋混凝土内支撑轴力以及基坑周边山体边坡的沉降开展实时监测，研究基坑的变形规律，阐释发生机理。结果表明：钻孔灌注桩桩顶的水平位移随基坑开挖深度增加而增加；整个桩身的水平位移最终大致呈“倒S”形曲线变化，最大水平位移为8.87 mm;内支撑轴力随基坑的开挖逐渐增大而后趋于稳定；距离基坑越近，基坑周边山体边坡的沉降越大，最大沉降量为9.63 mm;利用“钻孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑”支护结构可有效的控制基坑变形，但安全储备较大，设计上存在可优化空间。     

隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移的影响分析

在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。     

考虑削坡影响的基坑围护桩变形及内力分析

削坡在城市基坑建造中经常被采用,然而其设计和施工多依据经验.以某地铁车站深基坑工程为例,采用有限元方法探讨了削坡对围护桩变形及内力的影响,并根据削坡角度和削坡深度对围护桩的影响程度进行了研究.计算结果表明,考虑基坑削坡后,周边土体最大沉降与围护桩最大水平位移减小明显,但围护桩内力变化不大;在基坑设计时,将基坑削坡直接等同于开挖深度降低会低估围护桩变形及内力,其中低估围护桩最大弯矩约9.1%,使基坑设计偏危险;当削坡深度在4 m范围内,削坡角度对围护桩变形及内力影响不大;当削坡角度为45°时,围护桩的变形及内力随着削坡深度的增加而减小.     

软土深基坑围护结构水平变形特性研究

结合广州某软土深基坑工程实例,建立了地下连续墙、钢筋混凝土内支撑和土层的二维有限元模型,对深基坑开挖过程进行数值模拟.研究结果表明：随着基坑开挖深度的增大,围护结构水平位移增大,最大水平位移的位置由桩顶往下移,而且围护桩水平变形曲线发展形态呈现出向坑内凸的“大肚形”,与实测结果基本一致.支撑结构对减小基坑围护结构的变形起着重要作用,无支撑结构的桩体水平位移最大值达到24.6 mm;土体弹性模量及围护结构刚度对基坑围护结构变形影响较大,桩体水平位移随着土体弹性模量及围护结构刚度的增大而减小.     

双线盾构隧道侧穿既有桥桩影响分析及加固优化

依托广州地铁八号线盾构隧道侧穿华南快速高架桥桩基工程,分别对有无隔离桩支护桥桩的情况建立了有限元数值模型,研究了加固前后地表沉降、桥桩附加轴力、附加弯矩和桩身位移的变化并开展了加固优化设计。结果表明：隔离桩可有效减小既有桥桩垂直于掘进方向的桩顶位移,由于隔离桩的牵引作用,对于桥桩中部位移基本无削减作用,甚至极小地加大其水平位移;隔离桩基本消除平行于掘进方向的桥桩水平位移,对既有桥桩存在一定的遮蔽作用;隔离桩大幅减小了桥桩的附加轴力,大幅减小桥桩垂直盾构方向附加弯矩,对平行盾构方向附加弯矩基本无影响;适当提高隔离桩桩径以及隔离桩与桥桩之间的距离可以有效减小地表沉降,建议将隔离桩设置在离隧道净距为6~8 m内,既能满足规范要求的安全净距,也能较大限度保护既有桥桩。     

轻轨桥墩加固工序对其位移的影响

为了解地铁车站基坑在开挖过程中的加固工程对临近既有轻轨桥墩沉降的影响,对武汉循礼门地铁站附近轻轨桥墩在加固施工中的沉降和水平位移进行了监测,得出了1#,2#桥墩沉降曲线,分析了车站施工过程的加固工序选择对轻轨桥墩沉降影响,并在此基础上探讨了前期加固对桥墩沉降的影响作用.比较而言,当隔离桩与注浆加固同时进行时,桥墩沉降量最大.此结论对同类工程施工方案的拟定具有参考价值.     

渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线影响

依托洛阳市周山大道下穿隧道深基坑工程，结合周边复杂环境及水文地质条件，研究渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线的影响规律。采用MIDAS GTS NX软件建立模型，结合现场监测分析了开挖过程中基坑周边土体位移、地表沉降值、支护变形规律，以及基坑开挖和降水对邻近管线变形的影响，并将数值计算结果与现场监测数据进行对比分析。结果表明：围护结构水平位移整体为前倾曲线，随嵌入深度先增大后减小，最大位移为13.94 mm,位于桩身中部，并在规范允许范围内；降水期间地表沉降程度加剧，与基坑距离1.5倍设计开挖深度以上时沉降几乎占据总位移60%以上；开挖深度超过6 m时邻近管线较上一工况最大沉降差为3.35 mm,竖向变形整体为下沉形态，位移最终呈现两端小、中间大的结果，具有明显空间效应。     

某深基坑桩锚支护结构监测分析

根据某深基坑桩锚支护结构的支护特点及其周边环境情况,制定了相应的监测方案。重点对基坑护壁桩顶水平位移、基坑周边地表沉降及基坑附近原有建筑的位移进行监测。监测结果表明：基坑周边变形最大位置处于基坑每边的中间部位和基坑阳角处;预应力锚杆能够有效抑制支护结构的水平位移和沉降;基坑周边附近建筑物位移受基坑开挖速度、锚杆设置时间等因素影响,具有明显的时间效应和空间效应。监测结果为现场施工安全和合理组织施工提供了可靠的依据。     

湿陷性黄土中基坑支护的数值模拟分析

以河南省洛阳市某湿陷性黄土基坑工程为例,结合其所在区域的地质条件、周边环境等,采用了桩锚支护的基坑支护方案。针对该支护方案,应用有限差分程序FLAC3D建模分析了不同工况下支护结构和坑周土体的变形规律,得出了坑周土体的位移随着距坑距离的增大逐渐减小;支护桩的水平位移随着开挖深度的增加,桩顶处位移不断增大,而桩底部的位移越来越小;坑周地表沉降和水平位移及支护结构变形均满足设计要求。同时,研究了湿陷性黄土对桩土位移的影响,结果表明,该支护方案较为合理,桩锚支护结构对深基坑的变形起到了很好的控制作用。研究结果可为黄土地区湿陷性条件下的基坑支护技术及理论研究提供参考。     

基坑开挖对临近基坑地铁高架结构变形的影响

以苏南地区临近城市轨道交通结构的基坑工程为例,通过三维有限元模拟施工过程,反演适宜模拟该基坑施工过程的计算参数,并在此基础上研究不同开挖距离、基坑规模、开挖深度、基坑数量和施工工序的基坑施工对临近地铁高架结构的影响。结果表明：基坑与结构水平间距小于2H（H为基坑深度）时,结构横向变形发展大于竖向,水平间距为1H时,桥墩水平位移和沉降达到最大;地铁高架桥桥墩附加变形伴随着基坑宽度的增大而迅速增大,当基坑宽度大于8H时,影响迅速减小;基坑开挖深度对基坑中线4H范围内的桥墩影响最大,尤其是开挖深度超过10 m后;多个基坑施工引起的结构变形表现出明显的非线性叠加效应;多基坑施工工序对结构总变形略有影响。     

跨地裂缝带云轨桥梁结构变形与力学特征

地裂缝作为西安市典型城市地质灾害,给城市交通建设带来了巨大潜在危害,引起工程界的高度关注。以西安市高新区云轨示范线工程跨地裂缝带为研究背景,基于有限元数值模拟,分析了云轨简支梁桥正交跨越地裂缝带轨道梁、桥墩及桩基础等结构的变形与受力特征。结果表明:地裂缝错动作用导致云轨轨道梁产生竖向沉降差异,跨地裂缝段竖向位移差异和水平位移最大,其水平位移最大约为地裂缝位错量的1/4; 桥墩出现竖向沉降,且向地裂缝带倾斜,其顶部水平位移上盘大于下盘,水平位移最大约为地裂缝位错量的1/3; 地裂缝两侧桥梁桩基础产生以水平位移为主的倾斜变形,土体对下盘桩产生正摩擦力,对上盘桩产生向下的负摩擦力,下盘桩受压,上盘桩受拉。上述研究结果可为桥梁跨地裂缝带工程设计与防灾减灾提供参考和指导。     

城际轨道深基坑支护优化及实测分析

为研究莞惠城际轨道基坑施工方案的可靠性,结合莞惠城际轨道工程深基坑开挖的具体实践,基于现场实测数据,对深基坑开挖过程中桩体水平位移、桩顶水平位移、地表沉降、支撑轴力、地下水位变化规律进行了全面深入的研究.结果表明:降水对地表沉降有较大影响,施工中应予以重视;钢支撑的预应力对基坑的变形特别是围护结构侧向位移控制有较大影响;钢支撑轴力远小于设计值,设计方案可以进一步优化;优化后的支护方案较好地限制了基坑变形.     

地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响分析

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响,结合长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路,两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥,建立列车振动荷载下高架桥-地层-既有结构的动力耦合数值模型,分析了地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律,以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下地表沉降值约为水平位移的40%,地层变形以水平位移为主;框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桥台桩基类似,但其绝对值相对较小,而桩基和框架桥不同深度的动力响应特征明显不同,桩顶和框架桥顶板受影响较大;既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大,且在低速区变化幅值较小,80km/h为列车的最佳运行速度;既有结构的动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大的关系,轴重相对于速度对动力响应的影响明显;近接距离越小,框架桥的动力响应越大,高架桥新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时,需采取加固措施;动力响应随加固区刚度增大而减小,地层模量达到300MPa后,继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供有益借鉴。     

城市快速路小间距并行高铁深塘跨越技术

以小间距并行京沪高铁的苏州中环城市快速路深塘跨越段为研究对象,利用数值方法从京沪高铁桥梁墩台水平位移、沉降、桩身轴力及桩侧摩阻力等四方面分析了传统高填方路基填筑及运营对京沪高铁带来的影响。研究表明:高填方路基引起的地层扰动引起的京沪高铁水平位移远远超过限值,会对其高架桥造成较为严重的破坏。提出了采用“预应力混凝土空心板梁,先简支后连续桥面、重力式桥台、钻孔灌注桩基础、墩高4 m”的矮桥深塘跨越技术。数值模拟分析可知,该技术对京沪高铁扰动极小,结合施工过程中的监控量测,验证了矮桥深塘跨越技术的可靠性。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明：满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。     

郑州市某建筑深基坑监测

对郑州市某拟建大楼深基坑支护结构的桩顶水平位移、深层水平位移、锚索轴力及周边建筑物沉降变形等进行跟踪监测,分析其变化情况.结果表明:桩顶水平位移随着基坑开挖,总趋势是逐渐增大,其大小受桩顶荷载影响明显,靠近基坑转角处的监测点,其水平位移发展快;在冠梁处的深层水平位移发展得慢,到后期,深层水平位移曲线图发展成"两头小,中间大"的鼓腹状形态;锚索轴力在张拉锁定后短时间内发生较大的预应力损失,锚索轴力有些波动,达到最大值后基本保持恒定;建筑物沉降随着基坑深度的逐渐增加而不断增大,表现出"慢—快—慢,小—大—小"台阶式的变化规律.由监测结果可知,该工程的支护方案效果良好,满足设计和环境的要求.