基坑开挖对既有隧道影响分析

基坑开挖势必导致下部隧道发生变形,威胁地铁隧道的安全。通过Midas/GTS有限元软件,对合肥地铁1号线上部基坑开挖过程中隧道的位移进行了数值模拟,分析了不同工况下隧道横向和纵向变形。结果表明:基坑中心下方的隧道拱顶产生最大竖向位移,且在基坑开挖范围内隧道竖向位移变化最大。隧道横向水平位移最大值发生在距离基坑中心8 m下的拱腰处,并不是在基坑中心位置。数值计算结果和隧道原位测试结果比较接近,说明数值模拟的边界和参数的选取是符合实际工况的,本文的方法可以为今后类似工程提供参考。     

考虑地基变形连续的基坑开挖诱发邻近盾构隧道位移预测

从工程实际出发,建立考虑基坑坑底及侧壁卸荷作用的基坑开挖引起的附加荷载计算模型;基于Mindlin解给出由基坑开挖所引起的邻近隧道处的竖向附加荷载;引入能考虑隧道任意埋深效应的修正基床反力系数, 将既有隧道简化为搁置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁,进而提出基坑开挖下邻近既有隧道响应的简化计算方法. 所提方法能考虑隧道埋深效应以及地基剪切效应,与工程实际更为接近. 通过与三维有限元以及2组已发表工程实测数据的对比,验证所提简化计算方法的合理性与适用性. 针对地基弹性模量、地基剪切模量、隧道纵向等效抗弯刚度、隧道-基坑夹角、隧道埋深、隧道-基坑间距以及基坑几何形状等主要参数对隧道纵向位移的影响进行系统分析. 结果表明：隧道与基坑平行工况下的隧道最大位移是垂直工况下的1.60倍;提高隧道纵向抗弯刚度可以有效减小隧道的最大位移,但这种“削弱作用”会随隧道-基坑间距的增大而减小;随着隧道埋深、隧道-基坑间距的增大,隧道最大位移呈非线性递减规律;基坑的“长开挖”会影响隧道的位移和隧道隆起范围,而“短开挖”则主要影响隧道的位移. 研究成果可以为较为合理地预测既有盾构隧道在邻近基坑开挖下的响应规律提供理论支持.     

新建隧道下穿既有重载铁路路堤动力响应研究

随着重载铁路的快速发展,既有重载列车振动荷载对下穿新建隧道稳定性的影响受到关注.采用激振函数模拟重载列车竖向振动荷载,基于有限差分法分析不同行车方式、隧道埋深、开挖进尺时隧道围岩的动力响应特征.计算结果表明:隧道拱顶、拱腰和拱脚运动趋势近似于简谐振动,峰值位移和峰值加速度由大至小依次为拱顶、拱腰和拱脚;重载列车双线行驶情况下围岩变形和振动均大于单线行驶;随着隧道埋深的增加,监测点位移和加速度响应特征逐渐减弱;新建隧道开挖至交叉点时监测点位移和加速度均处于最大值,在掌子面与交叉点距离相同的情况下,掌子面未通过交叉点时监测点位移和加速度响应特征均小于掌子面通过交叉点的情况.     

纵向约束对火灾下隧道衬砌结构变形性能影响

利用有限元软件ABAQUS,建立了隧道衬砌结构的三维实体模型。分析了三种不同长度隧道衬砌结构温度场的分布情况,以及在纵向自由边界和纵向有弹簧约束边界条件下,衬砌结构拱顶和拱腰的变形规律。研究结果表明:衬砌结构内表面的温度随衬砌厚度的增加而逐渐降低;纵向无约束的情况隧道拱顶和拱腰的位移要远大于有约束的情况;当纵向无约束时隧道长度越长拱顶和拱腰的位移越小,有弹簧约束时隧道长度越长拱顶和拱腰的位移越大;不管纵向有无约束,隧道中间的拱顶和拱腰产生的位移略大于两侧的位移。     

杭州某商业楼基坑变形分析

通过运用有关基坑变形的计算方法对杭州某商业楼基坑工程进行基坑变形的计算,m法计算得基坑最大位移为29.2mm,基床系数法求得基坑最大位移为7.2 mm,实际基坑最大位移为174.6mm,基床系数法求得基坑变形特点与实际情况不同.影响基坑变形的因素很多,本研究结合工程实际确定土的比例系数和桩的变形系数,并充分考虑影响基坑变形的因素,之后确定土体参数、支撑条件、支护桩入土情况、施工进度的影响因子,对已有的计算方法进行分析和修正.最后得出合乎本工程的基坑变形计算方法,能在实际工程中对深基坑变形进行及时准确地预测和分析.     

南宁第三系泥岩深基坑开挖对紧邻地铁隧道影响

以南宁华丰城深基坑工程施工为基础,考虑土体弹塑性及土体与结构的相互作用,运用有限元软件Ｍｉｄａｓ分析了深基坑开挖对邻近既有轨道交通１号线区间隧道的影响。计算结果表明,在基坑开挖阶段,隧道的位移以向上的竖向位移为主,向坑内的水平位移略小,开挖到基坑底时达到最大值,水平方向为７.９６ｍｍ,竖直方向为８.６９ｍｍ;回填阶段改变位移方向,回填完成时达到最大值,水平方向为４.６１ｍｍ,竖直方向为９.７０ｍｍ。南宁华丰城深基坑工程施工引起的隧道裂缝宽度均小于地铁隧道变形控制标准１０.００ｍｍ的要求。     

水平基床系数的主要影响因素及其测试

水平基床系数Kh是在计算深基坑变形、支护结构的稳定性，以及桩在水平荷载作用下的位移、内力等方面有着重要意义的一个参数。由于技术上的原因，水平基床系数是一个比较难确定的参数。对影响水平基床系数的主要因素进行了分析，评价了不同测试方法对水平基床系数的影响。     

已有建筑物对基坑开挖的影响分析

以某基坑开挖为研究背景,分析已有建筑物对基坑开挖在深度的位移与水平距离之间的相互关系.运用三维数值模拟研究已有建筑物在基坑开挖过程中应力、位移等相关物理特性,通过模拟基坑开挖与已有建筑物在10.00 m,20.00 m,30.00 m,40.00 m,50.00 m的不同水平距离,得出建筑物与基坑开挖距离之间的关系曲线.结果表明,已有建筑物与基坑开挖距离在10.00 m～30.00 m时对基坑开挖产生的位移变化最大,而在距离基坑开挖30.00 m以后时对基坑产生的影响逐渐减小.     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

下穿地铁深基坑开挖影响的监测分析

临近地铁隧道的软土深基坑开挖时,若不能严格控制基坑施工效应,既有盾构隧道易出现损坏.在杭州市萧山区彩虹大道(工人路-市心路)B标段深基坑工程开挖过程中,对基坑下穿地铁隧道受影响范围内的隧道位移、收敛等进行监测,同时开展基坑地下连续墙与土体深层水平位移、地下水位、支撑轴力、地表和周边建筑物沉降、基坑围护墙顶与立柱沉降的监测工作.数据分析结果表明:基坑开挖对下穿隧道的影响以竖向位移为主,对水平位移和收敛变形影响较小;地下连续墙深层墙体水平位移与深层土体水平位移有明显的相关性,可用墙体水平位移代替土体水平位移;基坑地下水位的变化趋势与周边建筑物沉降变化趋势相同,开挖期间需密切关注地下水位的变化;基坑隆起是导致支撑轴力出现负值的主要原因,当支撑轴力出现负值时应高度关注坑底隆起和地表下陷.     

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。     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

随着城市化的发展,骑跨于邻近地铁隧道之上的基坑开挖工程越来越多,在基坑开挖过程中如何更好的控制对既有隧道变形的影响是一个亟待解决的问题。本文运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

临近地铁深大基坑支护技术的探析

地铁隧道内设备众多,空间狭窄,列车运行速度快,对地铁线路的变形有严格要求.当地铁周边有深大基坑工程时,必然会引起地铁隧道、车站产生不均匀沉降和水平位移,从而对地铁正常运营产生影响.以紧临深圳地铁2号线的某基坑工程为例,在基坑设计中,为了避免基坑开挖对临近地铁的正常运行产生影响,开展了变形影响因素分析,确定了关键风险点,采取了有针对性的支护结构型式与施工开挖方法.设计计算与施工监测结果表明:临近的地铁线路、车站的变形控制值均在规范允许范围内.     

明挖基坑对邻近高铁桥梁变形影响因素分析

以邻近运营高铁桥梁建设的明挖基坑实际工程为背景,采用数值模拟的方法建立了二维有限元模型,探讨了围护结构的插入比、设置内支撑的数量、隔离桩及基坑距高铁桥墩距离四个因素对高铁桥梁变形的影响。结果表明:插入比对桥墩水平位移最大变形及整体沉降影响不大;设置支撑能够减小桥墩水平位移及沉降,增加支撑道数对变形影响小;隔离桩不能减小变形;距离显著影响水平位移和整体沉降,但对沉降差影响不大。     

既有单桩在邻近基坑开挖下的水平向响应简化分析

为了探究既有单桩在邻近基坑开挖作用下的水平向响应规律,提出基于虚拟镜像技术的基坑开挖引起邻近单桩水平向响应解析解. 发挥基坑围护结构变形易于实测的优势,借鉴虚拟镜像技术,考虑土体位移的实际情况,修正土体的等量径向移动模式,推导出土体非等量径向移动模式下基坑开挖引起的坑外土体水平位移场. 基于Pasternak双参数地基,引入修正地基反力模量以考虑埋深效应,利用两阶段法,将土体水平自由位移场视为外荷载施加于邻近单桩,建立在邻近基坑开挖扰动下既有单桩的水平向位移控制方程. 与三维有限元数值模型、既有理论解及已发表案例的工程实测数据的对比,验证该方法的正确性及适用性. 参数分析表明：提高地基反力系数和单桩抗弯刚度有助于减小单桩最大水平位移;当桩与基坑间距较远时,单桩最大水平位移几乎不再受自身抗弯刚度的影响.     

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.     

墙锚支护下某病房综合楼基坑变形的数值分析

为研究数值方法在模拟深基坑支护结构变形中的应用,利用FLAC3D对某墙锚支护下的基坑开挖进行了模拟,分析了边开挖边支护工序下基坑北侧墙顶水平位移和紧邻的门诊楼沉降的变形情况,得出基坑周边土层由距离基坑的远近依次呈现较小和较大沉降的规律;坑底土体最大隆起产生在基坑中部,并以此为中心依次减小;连续墙顶水平位移随开挖不断增大,并存在两次位移急剧增长的情况,最终达到稳定;门诊楼监测点距离基坑越近,监测点的沉降越大.最后将模拟结果与监测数据对比,两者基本吻合.     

隧道开挖引起水平向位移被动桩的简化计算方法

目前,大部分盾构隧道开挖对邻近桩基影响的理论研究是将被动桩简化成单参数的Winkler地基模型和双参数的Pasternak地基模型,较少考虑计算精度更高的三参数Kerr地基模型。基于Kerr地基模型建立被动桩的水平挠度控制方程,结合盾构隧道开挖施加的水平附加应力,利用差分法计算得到盾构开挖对邻近桩基的数学矩阵解析表达式,进而得到被动桩的水平变形位移半解析解。两个工程实例表明,Kerr地基模型比Winkler、Pasternak地基模型的计算结果与实测数据更接近。参数分析表明：随着隧道直径的增大,被动桩水平位移会增加;增大桩基的直径,被动桩水平位移会减小;对于桩底以下隧道开挖情况,增大桩基与盾构开挖的水平距离和竖向净距,被动桩水平位移均会减小。     

超大逆作基坑地下连续墙变形分析

本文基于天津滨海新区某深基坑施工监测资料,对超大逆作基坑开挖过程中地下连续墙水平、竖向位移进行了分析。认识到,逆作基坑地连墙水平变形随开挖深度变化近似呈“弓形”分布,水平位移最大值出现的位置约为基坑开挖面以上1 /3 深度处,与顺作法位于基底开挖面附近区别较大。在竖直方向上,随着开挖深度不断加深,墙体的隆起值不断增加,但每步开挖后墙体隆起均有一定的滞后性,底层板浇筑后隆起趋于平缓。同时认识到基坑逆作法相对于顺作法具有变形小、整体性强的特点。