大型超深基坑工程信息化施工研究——上海外环隧道的浦西基坑工程

上海外环隧道的浦西基坑工程是一个开口型基坑,深达30m和不等深度,宽43m。本文对墙后地面沉降和墙顶沉降以及墙体水平位移进行研究,采用综合分析方法(包括系统的现场监测,超明星非线形空间软件和多种预测方法的跟踪计算),紧密结合现场的实际情况,按实际施工工况,有针对性地跟踪预测,提前两周提供分析结果,以期更好地指导施工。实践表明,运用综合分析方法是十分有效的。对土压力进行了实测与分析,结合变形分析对墙体工作性状的变化进行监视,并建议了一个实用的计算主动区土压力图式。最后,对信息化施工提出几点理性认识。     

特深特大基坑围护的非线性的空间设计计算

本文采用文献[1]提出的基坑围护的非线性的空间设计计算方法对特深特大的基坑围护工程——上海恒隆广场进行计算,其结果符合实际情况,而且计算时间又较短。因此,该计算方法及其相应软件——超明星软件,为特深特大基坑围护的合理设计提供了强有力的设计计算工具。     

排桩内支撑支护结构优化设计方法研究

指出岩土层工程地质条件下的超深基坑支护设计应综合考虑支护结构与周边环境的协调,为说明组合式支护结构在超深基坑支护工程中的应用,结合海景公寓深基坑工程设计方案,采用有限元计算软件SAP2000进行结构计算,验证了组合式支护结构在超深基坑支护中的适用性。     

上海轨道交通超深基坑三维数值模拟分析

利用FLAC3D有限差分法分析软件,针对上海轨道交通某开挖深度为24.3 m的超深长条形基坑建模计算,考虑土体、围护结构、水平支撑体系共同作用,分别计算模拟了三种不同开挖方式,并与实测数据进行比较,得出了该类超深基坑的变形特点,基于此提出了变形控制要点,为超深基坑的设计优化和变形预测提供了依据。     

PLAXIS与启明星软件在上海软土地区基坑水平位移计算中的比较分析

针对上海软土地区基坑工程,利用PLAXIS有限元软件和启明星基坑计算软件,基于3种不同土体本构模型,对基坑水平变形计算结果进行了比较分析,通过对比发现:土体采用HS本构模型,计算出的基坑水平位移与启明星基坑软件计算的结果以及上海基坑规范对水平变形的要求较匹配。     

超深圆形基坑计算分析方法及工程应用

圆筒形结构由于其良好的受力特性,近年来已成为大深度地下空间开发中一种有效的基坑支护形式.圆形基坑的受力和变形不同于一般的方形或长条形基坑,规范中推荐的平面弹性抗力法无法考虑圆形基坑的空间效应,不适合于圆形深基坑的分析.提出采用三维m法分析圆形基坑支护结构的受力和变形.考虑地下连续墙接头削弱作用、垂直度误差、水下浇筑混凝土质量等因素,基于反分析得到了采用三维m法分析时合理的地下连续墙刚度折减系数.采用三维m法分析了两个挖深50m级以上超深圆形基坑工程,结果表明计算分析结果与实测数据能够较好吻合,该方法有助于更好地指导超深圆形基坑工程的设计.     

基坑超挖对围护结构变形的影响分析

以杭州某地铁车站基坑为背景,借助有限元计算软件PLAXIS2D分析了该地铁车站基坑在正常开挖和超挖两种情况下的围护结构变形;并对比分析了两种情况下支护条件对围护结构变形的影响规律,分析表明:超挖施工将显著增加围护结构的变形,对基坑变形的控制产生不利影响;超挖时适当增加支护体系的刚度和进行坑底加固可以减小基坑超挖对围护结构变形的不利影响。     

基坑降水回灌技术在济南东客站新建工程中的应用

以济南东客站基坑工程为研究对象,针对室内外渗透系数差异比较大的问题进行了实地单井、群井抽水试验,并采用Aquifer Test软件对水位量测曲线、水位标准变化曲线等数据进行拟合分析。采用Visual Mod Flow软件对基坑进行了三维渗流数值计算、基坑涌水量计算及基坑降水井设计。对基坑回灌井、回灌加压系统及回灌水处理系统等施工工艺进行设计,研究成果为基坑降水设计与施工提供理论依据,对今后类似工程具有很好的借鉴意义。     

超深基坑支护综合施工技术

在一些超深基坑施工项目中,往往需要综合采用多种支护技术相结合的方式,方可满足超深基坑的支护要求。本文对超深基坑施工过程中,比较常用的一些综合支护技术进行了探讨。     

济南典型地层基坑空间效应规律研究

针对山东省会文化艺术中心基坑开挖过程,利用有限元软件PLAXIS 3D建立了能够考虑基坑空间效应的三维整体有限元模型;得到了基坑阴角、阳角及开挖宽度对支护结构的影响,并对其做了深入分析;总结了考虑基坑开挖深度、宽度以及支护结构插入深度的基坑变形公式,分析了坑趾系数、深度比等因素对外坑支护结构的影响,明确了济南地区基坑空间效应规律;对整体计算、单元计算以及二维计算结果进行了对比。结果表明:考虑空间效应的基坑整体计算方法更为合理;对于超深超大基坑,建立三维计算模型时考虑空间效应对基坑支护结构及周边环境影响,对把握基坑整体工作机理,避免安全事故,以及精细基坑设计的整体布局和空间优化具有借鉴及参考意义。     

盾构法隧道施工数值模拟

盾构法隧道施工在城市地下工程建设中有着广泛的应用前景。分别采用可以考虑土体小应变特性的本构模型与修正剑桥模型对盾构隧道施工进行了数值分析。这两种模型的计算结果的规律性是相似的;采用修正剑桥模型计算的沉降量、开挖影响范围受盾构施工质量的影响不大;采用土体小应变本构模型计算结果对盾构施工质量很敏感。盾构开挖过程中土体的有代表性的应力路径大都在修正剑桥模型屈服面之内,判断为卸载,即使有部分加载路径,根据剑桥模型计算的变形也不大,小应变本构模型合理地定义了加卸载,可以反映土体小应变时的高刚度,随应变增大土体刚度的迅速减小过程,因而较好地反映了施工质量对地表沉降的影响。分析表明小应变本构模型计算结果是合理的,也证明了考虑土体小应变特性的必要性。     

超大断面隧道侧向扩挖施工围岩力学特征研究

通过等代圆法将侧向扩挖隧道断面简化为双连通域问题,结合复变函数理论Schwarz交替法推导出了侧向扩挖隧道复应力函数的具体形式,并以深圳横龙山隧道超大异形断面(跨度29.171m,高跨比0.45)侧向扩挖工程为例,通过数值计算对单次扩挖宽度、围岩应力和位移特征展开研究。结果表明:单次扩挖宽度为4m时最为适宜,三次分步扩挖产生的二、三、四次应力状态均有不同程度的变化,最大应力和位移值出现于双洞近接施工段且主洞三次扩挖产生的平均拉、压应力值均大于扩挖洞,拱顶应力限差控制在4%以内,计算结果具有较高的精度。     

深基坑分步开挖的有限元分析

阐述了深基坑开挖过程的有限元理论与方法,利用PLAXIS有限元软件对长沙市某深基坑土钉支护工程分步开挖进行了模拟计算,并与施工过程中全程动态监测的数据进行对比分析,对深基坑土钉支护工程的设计与施工具有较好的指导意义。     

Deformation characteristics and safety assessment of a high-speed railway induced by undercutting metro tunnel excavation

Stratum deformation (settlement) is a challenging issue in tunnel engineering, especially when construction of metro tunnels has to undercut high-speed railway. For this purpose, we used the FLAC^3D software to analyze the stratum settlement characteristics of high-speed railway at different crossing angles intersected by metro tunnel, in terms of ground settlement trough, stratum slip line and irregularity of ballastless tracks. According to the evolution of the stratum settlement at different angle regions, an optimized angle is proposed for the actual project design. In order to reduce the influence of stratum settlement on the safety of high-speed railway, an approach of safety assessment is proposed for the shield engineering undercutting high-speed railway, as per Chinese specifications using numerical results and on-site conditions. A case study is conducted for the shield tunnel section crossing the Wuhan – Guangzhou High-speed Railway between the Guangzhou North Railway Station and the Huacheng Road Station, which represents the first metro tunnel project passing below a high-speed railway in China. A series of measures is taken to ensure the safe excavation of the shield tunnel and the operation of the high-speed railway. The results can provide a technical support for performing a safety evaluation between high-speed railways and metro tunnels.     

Application of random set method in a deep excavation: based on a case study in Tehran cemented alluvium

The design of high-rise buildings often necessitates ground excavation, where buildings are in close proximity to the construction, thus there is a potential for damage to these structures. This paper studies an efficient user-friendly framework for dealing with uncertainties in a deep excavation in layers of cemented coarse grained soil located in Tehran, Iran by non-deterministic Random Set (RS) method. In order to enhance the acceptability of the method among engineers, a pertinent code was written in FISH language of FLAC2D software which enables the designers to run all simulations simultaneously, without cumbersome procedure of changing input variables in every individual analysis. This could drastically decrease the computational effort and cost imposed to the project, which is of great importance especially to the owners. The results are presented in terms of probability of occurrence and most likely values of the horizontal displacement at top of the wall at every stage of construction. Moreover, a methodology for assessing the credibility of the uncertainty model is presented using a quality indicator. It was concluded that performing RS analysis before the beginning of every stage could cause great economical savings, while improving the safety of the project.     

Influence of fault zone on the respect distance and margin for excavation: a case study of the F4 fault in the Jijicao rock block,China

A high-level radioactive waste repository requires a rock mass to have good retardation properties. However, because a fault zone can be a potential seepage conduit for nuclides, its influence on the hydraulic conductivity of that fault zone must be assessed. Key sets of fractures were found based on an assessment of the statistical characteristics of fracture orientations and the tectonic analysis of a representative north–east fault in the Jijicao rock block in the Beishan region of Gansu Province, China. The trace midpoint density of each set was calculated using ArcGIS, a geographic information system, and a model of the hydraulic conductivity in the fault zone was developed based on a water pressure test and calculations, such that the respect distance and margin for excavation of this fault could also be determined. The calculated results show that the fault core and host rock are less conductive when the damage zone is 10- to 100-fold more conductive due to its greater density of fractures. The density is stable at 100 m, while the key set is stable until 65 m, and the calculated hydraulic conductivity is stable until 25 m; these results are consistent with the results of water pressure analysis.

     

福州新都会花园广场深基坑工程

福州新都会花园广场基坑开挖和支护结构的设计与施工始于1992年。基坑平面面积7000 m2,开挖深度10.7 m。支护结构采用内支撑柱列式排桩,内支撑采用现浇钢筋混凝土梁。基坑开挖在土体水平位移监测的指导下进行,分东西两部分进行。本基坑工程进展顺利,未发生任何意外,对周围建筑物的影响较小。     

基坑开挖及上盖荷载对下卧隧道结构的影响分析

广州珠江新城核心区市政交通项目金穗路以北地下空间基坑位于地铁隧道正上方,基坑开挖、工程(人工挖孔)桩及上盖荷载施工对地铁隧道结构的影响为该工程的关键问题。为此,利用MIDAS/GTS建立有限元模型,对实际的施工工况进行模拟。研究结果表明:隧道结构处于中风化地层的变形量仅为强风化地层的1/3;近距离人工挖孔桩、隧道上方上盖荷载施工及增大转换梁的刚度均能在一定程度上约束隧道的水平和竖向变形;土体偏压开挖对隧道结构水平方向变形影响较大。根据研究结果,提出对下方既有隧道的保护措施,以确保地铁结构安全和正常运营,为设计和施工提供指导意见。     

胶州湾隧道青岛接线端开挖区地表移动与变形

运用基于概率积分法的沉陷预计软件对隧道开挖区的地表移动与变形进行了详细研究,结果表明运用基于概率积分法的沉陷预计软件计算隧道开挖区地表移动与变形的方法是有效可行的,同时得出地表移动与变形沿隧道横向的一些分布特点及规律,以期为以后城市隧道工程的设计与施工提供指导。