软土地层复杂环境条件下深基坑施工变形及力学性能研究

为解决复杂城区环境下,软土深基坑开挖过程中的变形控制和支撑内力控制难题,以上海市某软土地层深基坑工程为研究对象,运用有限元模拟手段建立了三维分析模型,分别研究了深基坑工程开挖过程中地下连续墙和地表位移、基坑内部混凝土结构的力学性能。结果表明,在基坑直角长边方向上,地下连续墙位移为正值,最大位移约45mm;在基坑斜线方向上,地下连续墙位移为负值,最大位移约-40mm;在基坑直角短边侧的地下连墙上下左右的位移分布较为均匀,变形值约为5mm;基坑周围地表沉降的变形规律明显,沿着基坑三角边线方向上均表现为边线中部凹陷最大,逐步向边线两边逐步减小,在边线法线方向上,地表沉降的变形逐步减小;基坑开挖对地表沉降的影响范围斜边上最大,其次为基坑直角长边方向,最小为基坑直角短边方向;4道支撑的内力整体上均随着开挖深度的增加而增加,在基坑开挖至底部时,4道支撑的内力发挥程度均>80%。     

软土地层复杂环境条件下深基坑施工变形及力学性能研究

地下连续墙变形受基坑形状、空间尺寸、支撑布置的影响,在三角形直角长边方向上,地下连续墙变形方向朝基坑内变形,最大位移为45mm;在三角形斜边方向上,地下连续墙变形方向朝迎土侧变形,最大位移约-40mm;在三角形直角短边侧的地下连续墙,其位移分布较为均匀,变形值大小约为5mm;基坑周围地表沉降的变形规律较为一致,均在边线中点位置最大,逐步向边线两边逐步减小,离基坑边线越远地表沉降越小;4道支撑的内力整体上均随着开挖深度的增加而增加,在基坑开挖至底部时,4道支撑的内力发挥程度均大于80%。     

天津地区深大异形基坑的变形特性实测分析

针对天津地区大量进行的临近地铁深基坑工程问题,以环绕并紧贴思源道地铁车站的某深大异形基坑为工程背景,分析了地下连续墙和环形支撑支护体系作用下基坑的变形特性。结果表明:该基坑的地下连续墙后的地表沉降值随着开挖深度的增大而增大,最终沉降值控制在20mm范围内;地表沉降变形模式表现为凹槽形,地表沉降影响范围也随着开挖深度的增加而增大;基坑墙壁土体的水平位移在垂直方向上呈现凸字形特征,具体表现为中部大、上部和底部较小。最大水平位移的位置随着开挖深度的增加而逐步向下移动。基坑本体及临近建(构)筑物的变形在地下连续墙和环撑支撑结构作用下均得到了有效控制。     

基坑封闭试验对围护结构及周边环境影响分析

基于上海软土地区某深基坑工程地下连续墙施工完成后的封闭性试验,分析围护结构及首道撑施工完成、基坑开挖前的承压水降水试验引起的围护结构变形实测数据,通过理论计算分析由此引起的坑外地面沉降.得到的主要结论有:复杂敏感环境基坑工程开挖前封闭性试验的环境影响不容忽视,封闭性试验引起的围护结构最大侧向位移达开挖深度的0.12％.邻地铁侧设置小坑可以有效减小承压水降压引起的基坑外围地下连续墙变形及坑外地表沉降.小基坑外侧地下连续墙最大水平位移约为大基坑地下连续墙最大水平位移的30％.小基坑地下连续墙外侧地表最大沉降约为大基坑地下连续墙外最大地表沉降的35％.     

深厚软土地区综合管廊深基坑开挖变形分析

为研究深厚软土地区综合管廊深基坑开挖变形特性,文章以妈湾跨海通道大铲湾段综合管廊基坑工程为背景,基于MIDAS GTS NX对使用地下连续墙以及内支撑支护的深基坑开挖全过程进行模拟,计算分析了不同开挖阶段下周围地层和支护结构的变形特性.计算结果表明:(1)在各个施工段中,各项变形数值均处于合理范围之内,地层变形的最大沉降变形为17.49 mm,远小于设计值30 mm,而坑底隆起值为36.77 mm不超过60 mm,也完全满足一级设计值要求.地下连续墙的水平变形Y方向为13.44 mm,完全满足深层水平位移监测值.(2)地下连续墙、内支撑结构有效地控制了深厚软土地区基坑的变形,同时也指明了后续施工过程中需要进行监测的关键点.(3)文中地下连续墙以及内支撑的结构设计方案能全过程较好地满足深厚软岩地层中深大管廊的基坑稳定性要求,为今后相似软土环境中管廊基坑的开挖支护方式提供了参考.     

敏感环境下大型基坑变形控制及分析

上海某大型基坑紧邻运营的地铁线路和大型厂房,为有效减小基坑开挖对邻近建(构)筑物的影响,现场除采取常规的地基加固变形控制措施外,还采用分区开挖法,即利用多幅中隔墙将大型基坑分隔为若干小面积基坑的方法。现场监测数据表明,地下连续墙水平位移、地表沉降、邻近地铁和建筑物的变形均远小于对应的变形控制指标,这说明在敏感环境下大型基坑开挖过程中,分区开挖与地基加固相结合的方法为有效的变形控制方法。     

深基坑围护结构设计分析与紧邻地铁站变形研究

某紧邻地铁车站的超高层建筑基坑采用逆作法施工。考虑到基坑周围环境的复杂性以及基坑的不规则性,建立三维有限元模型对施工过程进行动态模拟。重点分析研究了在各个施工步中基坑地下连续墙及共用地下连续墙的变形规律,最后分析了2种不同加固方案对地下连续墙的变形影响。结果表明:三维有限元计算的弯矩值接近弹性地基梁法的计算值,均小于经典法的计算值;逆作法施工能够有效限制地下连续墙的侧向变形;基坑阴阳角处地下连续墙变形小于中部地下连续墙变形;加固能够有效减小地下连续墙的水平位移,却增大了共用墙向坑内的水平位移,不利于地铁站的安全。     

杭州某软土超深基坑变形性状研究

分析了杭州淤泥质黏土地基中,开挖深度达23 m,采用逆作法的深基坑变形性状。基于基坑围护墙体水平位移及周边地表沉降实测数据进行了统计分析。由于坑内淤泥质土层较厚,项目采用了水泥土固化加固方案,本基坑围护墙最大水平变形达98.7 mm,最大水平变形达0.24%～0.49%H_m(H_m为最大开挖深度),总体变形较大。其中开挖间歇期产生的蠕变变形占总水平变形的38.2%～50.1%,开挖至底板标高后围护墙产生的蠕变变形占总变形量的17.4%～21.3%,说明在高地应力下软土基坑蠕变明显,应尽量快挖快浇。本基坑墙后地表沉降主要影响范围为0.5～2.0H_m,呈漏斗形,最大沉降处距坑壁0.8～1.5H_m,最大沉降为0.17～0.37H_m,地表沉降发展有较明显的滞后性。     

圆砾层地铁车站深基坑变形特征三维数值分析

以南宁轨道交通一号线广西大学站基坑工程为背景,应用FLAC3D数值计算软件对基坑开挖的全过程进行模拟分析。通过对比计算结果和监测数据,总结了圆砾层中地铁车站深基坑的连续墙水平变形及周围地表沉降变形特征。分析结果表明:基坑开挖对周围土体的影响范围约为4H(H为基坑开挖深度),总体沉降值比较小,产生最大沉降值的位置距离基坑边缘约0.6H;基坑开挖对周围环境的主要影响区为2H,次要影响区为2～4H。数值模拟结果还表明:对于埋藏有深厚圆砾层的地区,Mohr-Coulomb模型适于预估3H范围内的土体沉降,在此范围之外,地表沉降很难收敛,计算结果与实测值误差较大。     

漫滩地层深基坑稳定性特征机理及支护方案研究

以太原漫滩地区某地铁车站施工为例,研究深基坑支护方案的合理性。采用理论分析与有限元相结合的方法,考虑基坑开挖的实际步骤,采用FLAC~(3D)对深基坑开挖的全过程进行数值模拟,分析了深基坑地下连续墙的变形和对周围地表的沉降,得出深基坑采用地下连续墙与内支撑支护形式下基坑变形形式及对周围地表沉降变形特征,从而验证基坑支护设计方案,对太原地铁车站基坑开挖后续设计及施工方案的优化和改进及变形预测都具有重要的参考意义。     

南沙金沙路项目基坑支护工程及加固处理

以南沙金沙路项目基坑工程设计及加固处理为背景,介绍了花岗岩残积层地区采用复合土钉墙支护的工程实例;针对基坑施工中局部区域产生的较大变形,分析其原因并提出加固方案,监测结果表明事故的原因分析正确,加固方案可行。     

多种支护形式联合支护在基坑工程中的应用

结合某基坑工程周围地质条件复杂的特点,对不同基坑壁选择了多种支护形式联合支护的设计方案,详细介绍了方案设计及施工工艺,结果表明,该基坑支护效果良好,该方案的综合效益显著。     

超深逆作基坑围护结构变形分析

基于天津站交通枢纽基坑工程2标段施工监测资料,对超深逆作基坑开挖过程中地下连续墙及墙后土体水平变形、竖向位移等进行了分析。由分析结果可知,逆作基坑地连墙水平变形随深度变化近似呈弓形分布,在坑口处有向坑外的变形;水平变形最大值出现在基坑开挖面以上约1/3深度处,与顺作法发生在基底开挖面附近有显著不同。墙后土体的水平变形与墙体变形趋势大致相同,但变形值要小。在竖直方向上,随开挖深度的增加,地连墙不断隆起,层板浇筑后隆起值变小,最终变形趋于稳定。通过对逆作基坑开挖的监测分析,得出了有别于顺作基坑围护结构变形的规律,体现了逆作法变形小、整体性强的特点。     

武汉地区地铁车站深基坑变形控制的有限元分析

以武汉地铁车站王家墩东站为研究背景,运用大型通用软件ANSYS对基坑坑底采用旋喷桩加固前后的基坑进行模拟,从地下连续墙水平位移、坑外土体沉降、坑底土体隆起三个方面进行对比分析,得出旋喷桩的存在对地下连续墙的水平位移和坑外土体沉降有一定的限制作用,对限制坑底隆起作用尤为明显,为武汉地区后续地铁车站深基坑变形控制提供一定的参考依据.     

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。     

便桥荷载作用下深基坑地下连续墙变形特性分析

为了研究便桥荷载作用下深基坑地下连续墙变形特性,以深圳市地铁6号线科学馆站超深基坑的上跨便桥段支护工程为依托,采用有限差分程序FLAC^3D结合现场监测情况对便桥荷载作用下超深基坑地下连续墙的墙顶沉降、墙顶水平位移和地表沉降等变形特征进行了分析,通过实测与模拟变形对比分析,验证了数值模型的可靠性,在此基础上对便桥荷载作用下的地下连续墙墙底失稳机理进行了探讨,根据极限承载力理论得出了相应稳定性验算公式,并对影响地下连续墙变形的主要因素进行了分析。研究表明:影响地下连续墙变形的主要因素为土层性质、便桥荷载和地下连续墙嵌固深度;墙底土体与墙侧土体比较,前者的强度和刚度对地下连续墙的变形影响更大;便桥荷载作用下地下连续墙容易产生墙底失稳,应对其墙底稳定性进行验算。     

南宁某地铁隧道风井围护结构设计优化与评价

传统设计方法在设计深基坑围护时通常采用断面计算,无法考虑结构整体作用,忽略了结构围岩工作变形,容易导致设计结构断面特别大、围护结构地连墙尺寸厚、混凝土支撑断面大等现象,造成极大浪费。以南宁市轨道交通某区间风机房竖井围护工程为依托,采用FLAC 3D软件完成数值模拟建模,考虑了结构整体性以及结构与围岩的共同变形条件,对工程采用的地下连续墙与支撑支护体系方案进行了优化,连续墙厚减少33.33%,纵向受力钢筋面积减少22.36%。在此基础上,进一步对优化方案的安全性与经济性进行系统评价。结果表明:优化方案的各工程参数均能很好地满足规范要求,相比传统设计方案,优化方案在现有总施工造价费用上可减少12.37%; 研究结论具有显著的工程经济意义,可为类似工程深基坑围护结构的设计及优化提供参考。     

某地铁车站深基坑施工监测分析

以某地铁车站深基坑为背景,对施工期间的围护墙体水平位移、墙体沉降、地下水位、钢支撑轴力和立柱隆沉等监测数据进行分析。实测结果表明:基坑开挖到基底时,坑壁2/3深度处水平变位最大,达7.57 mm;钢支撑轴力远小于设计值,有较大的空间可以利用,可对设计进行优化;地下水位的变化说明车站的施工未对周围环境造成太大影响;坑底最大隆起值为13.8 mm,墙体最大水平变位7.5 mm,地表沉降最大值为-2.4 mm,均远小于警戒值。监测数据及分析表明,基坑采用地下连续墙加3道支撑的支护方案是安全可行的。     

软土地层中深基坑SMW工法施工数值分析

考虑某市妇女活动中心大楼地质条件及周边环境特点,通过方案优选提出了基坑SMW工法的施工方案;基于有限差分理论,采用FLAC3D计算软件对基坑不同开挖工况下基坑坑底回弹、基坑周围地表沉降、钢支撑内力及SMW围护结构的侧移变形进行了模拟计算,结果表明:基坑开挖过程中坑底出现明显的回弹变形,基坑周边由于地表附加荷载的影响出现一定的沉降,支护墙侧向水平位移随开挖深度的增加而增大,布设横向钢支撑后墙体的侧移得到有效控制,钢支撑轴力随开挖深度的增大而增大。采用SMW工法进行施工,坑底回弹变形、支护结构内力及支护墙侧移量都在安全控制范围以内,由此表明采用SMW工法进行支护设计是合理可靠的。     

软土深基坑被动区超前加固变形控制效果研究

依托某实际工程,利用FLAC 3D软件建立了3种不同地层参数的基坑有限差分数值模型,验证了土体本构模型的硬化模型比摩尔-库仑模型更适用于基坑工程中,对比分析了裙边加固和满堂加固的加固效果,同时借鉴基坑底部被动区加固思路,提出了在软土深基坑中对开挖段进行超前加固,以控制基坑开挖过程中支护结构位移的方法。结果表明:裙边加固的合理加固宽度为0.5h(h为基坑开挖深度),合理加固深度则与坑底的地层条件密切相关; 满堂加固的合理加固深度可取0.3h,在某些基坑位移控制特别严格的情况下,满堂加固深度超过0.5h后,可考虑优先加固最后一道撑到坑底的土体; 开挖段的满堂超前加固可以使首道撑位置下移,为减少支撑道数提供了可行方案; 研究为同类工程设计提供了参考依据,进一步丰富了软土地区的深基坑变形控制措施。