深基坑支护结构力学与变形特性研究

文中对基坑支护桩的力学特性和变形规律做了研究,通过在支护桩与冠梁安装土压力盒与应力计监测基坑支护结构应力变化、侧向位移以及地表沉降。结果表明：角点土压力强度随开挖深度变大呈先增大后减小,弯矩随开挖深度增加而增加;基坑段中部土压力强度随开挖深度先快速减小再增大,弯矩随开挖深度增加先增加后减小。锚索轴力随时间变化一直维持在一个稳定状态,中间锚索轴力大于两边。基坑边长越大,支护桩顶侧向位移越大,且当测点与基坑边缘距离0.75倍的开挖深度时,地表沉降达到最大值。     

“两墙合一”地下连续墙基坑开挖对邻近建筑的变形影响与实测分析

以上海某医院基坑工程为例,对"两墙合一"地下连续墙基坑的支护结构变形、内力以及周边建筑物沉降的现场实测数据进行全面系统的分析,研究不同施工工况下支护结构内力、变形变化规律,以及基坑开挖对坑外建筑沉降的影响。结果表明,基坑开挖时地下连续墙侧向位移呈抛物线形状,最大侧向位移出现在开挖面下方1～2m处,随着开挖深度的增大,地下连续墙侧向位移逐渐增大;支撑内力的发展呈迅速增大、趋于稳定两个阶段;基坑开挖对建筑物的沉降有较大的影响,基坑北侧建筑物沉降的发展经历四个阶段:基本稳定、开始增大-缓慢回弹、加速增大、趋于稳定;由于坑外邻近建筑的存在,2倍基坑开挖深度范围以外坑外地表沉降实测值与经验预估值基本保持一致,而在2倍基坑开挖深度范围以内坑外地表沉降实测值与经验预估值有较大偏差。     

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。     

相邻双基坑开挖相互影响三维性状分析

相邻基坑开挖引起围护结构和周围土体变形与基坑单独开挖存在较大的差异,目前较缺乏考虑相邻基坑开挖产生的相互影响及其空间效应的研究。以实际相邻双基坑工程为分析原型,建立其开挖的三维有限元模型,研究双基坑开挖的空间效应。分析了相邻基坑同步开挖和不同基坑间距对基坑间土体沉降、支护结构内力、支护结构位移、坑底隆起、坑外地表沉降等的影响,探讨基坑开挖角部刚度效应。结果表明:相邻基坑开挖影响支护结构的内力和位移分布;基坑间土体沉降产生叠加影响,沉降量大于基坑两侧地面;近端支护结构变形和坑底隆起小于远端。基坑角部刚度效应在一定范围内会较明显地限制土体变形和支护结构的位移,且角部刚度效应随开挖深度增大而增大。基坑间距对相邻基坑产生相互影响的范围为2.5~3倍基坑开挖深度。     

软土地区基坑开挖引起的浅基础建筑沉降分析

基坑开挖会引起周围建（构）筑物的附加应力和变形,通过对基坑开挖过程中连续墙围护结构的监测资料分析发现,随着开挖深度的增加,墙身最大侧向位移呈增大的趋势;最大位移深度位于开挖面附近,底板浇筑时侧向位移所占最终位移的比例为91.8%。随x/He值的增加,土体沉降呈先缓慢增加,后迅速减小的趋势。在x<16 m时,土体沉降值较大但差异沉降较小,在10 m30 m时,沿y方向的建筑沉降值较大,差异沉降较小。     

软土基坑施工优化离心模型试验

以上海五坊园三期基坑工程为依托,开展了两组不同开挖分区方式的基坑开挖离心模型试验,通过测定不同开挖分区和支护方式对应的基坑围护结构变形规律及周边地层变形规律,探讨了开挖分区和支护方式对基坑开挖扰动效应的影响。试验结果表明:不同开挖分区工况下围护结构变形均随开挖深度的增大而增加,墙后地表沉降呈现勺子形分布并随距离的增加而减小;开挖分区工况对围护墙的内力变形影响较大,分区开挖有效控制了围护结构以及坑外土层的变形,后期开挖基坑对先期开挖完成基坑的地下连续墙弯矩和变形影响较小。先期较大面积开挖产生的弯矩和侧向位移均大于开挖面积较小工况的值,且较小分区面积对于远处地表沉降约束较好。     

地铁车站深基坑开挖支护变形力学特性分析

以某城市地铁车站深基坑开挖支护施工为工程背景,针对城市复杂环境下的深基坑开挖和支护的施工过程开展了数值仿真分析。有限元分析结果表明:随着基坑开挖深度和范围的增加,引起周围地层发生向基坑内的变形,其水平位移随着其距基坑边距离的增大而逐渐减小,基坑开挖对周围地层水平位移的影响范围约30 m;而基坑开挖引起的周围土体地表沉降量,则呈现先增大后减小的趋势,并且在距基坑边20 m范围内的地表沉降量较大;分析基坑开挖过程中支护结构的变形规律,可以发现随着基坑开挖深度增加,支护结构两侧向基坑中间部分鼓出;基坑支撑轴力的最大值发生在拆除第3道支撑时,此时整个支撑体系处于最不利工况,应引起重视。     

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。     

某深基坑工程的监测分析与变形特性

通过对某深基坑支护结构的水平位移、深层水平位移、建筑物沉降、立柱沉降和支撑轴力的监测,探讨了水平位移、沉降与内力等变化规律,深入研究了水平位移的变形特性。监测分析结果表明:基坑的水平位移随开挖时间的渐变过程近似分段抛物线型;周边建筑物沉降随开挖时间的递增而增大,增长速度前慢后快;深层水平位移大小及分布与基坑开挖深度、支护结构体刚度、支撑刚度、地质状况、地面超载等因素有关。由监测结果可知,该基坑工程支护结构的基坑变形控制设计方案合理,效果良好,满足了设计和环境的要求。     

软土地基中地下连续墙用作基坑围护的变形特性分析

由于地下连续墙结合内支撑围护结构的系统刚度较大,其变形特性有异于柔性支撑结构。为了更好地研究连续墙的变形特性,对连续墙不同位置处的墙身侧向位移、土体沉降、支撑轴力等进行现场监测。分析软土地区地下连续墙结合内支撑围护结构的监测资料发现,墙身侧向位移达到最大值的深度介于开挖深度He-3 m和He+1 m之间,随着系统刚度的增大,最大桩身位移dhm/He值分布较为离散但有减小的趋势;墙后土体的沉降呈先增大后减小的趋势,在距离开挖距离x/He值为0.67附近时,土体沉降达到最大值,随着L/He(L为测点沿基坑纵向方向上距基坑端部的距离值)值的增大,土体平面应变比(PSR)呈先增大后保持稳定的趋势,在基坑边角附近处,PSR值为0.71,当L/He值为3.0时,PSR值接近于1;第1,2道混凝土支撑轴力值在安装第3,4道支撑时有减小的趋势,第3,4道支撑卸载时第1,2道支撑的轴力值有增大的趋势。     

悬臂式无支撑板桩支护基坑变形性状有限元分析

不同开挖宽度与深度比条件下悬臂式无支撑板桩支护结构与周围土体的变形特性将发生变化.采用二维有限元方法分析了不同开挖宽度与深度比(L/D)条件下无支撑悬臂开挖基坑的变形性状,详细探讨了开挖宽度与深度比对地表沉降、地表水平位移、坑底隆起、坑底水平位移及支护结构侧向变形的影响.计算结果表明:在基坑开挖深度不变的条件下,地表沉降量、坑底隆起量及坑底水平位移量均随L/D的增加呈非线性增长,开始增长迅速,当L/D达一定值后数值几乎不再变化;地表水平位移量随L/D的增加先减小后增大:支护结构侧向变形随L/D的增加逐步由顶端内倾型过渡到整体向坑内移动的顶端外倾型,L/D越大,围护结构的整体侧向位移越大.     

广州某软土深基坑重力式水泥土墙支护技术分析

本研究以广州南沙区某新建民用项目中深度约6m的深基坑为例,根据该项目位于相对简单的周边环境及深厚软土的工程地质条件,结合经济性分析,对比了重力式水泥土墙、悬臂SMW工法桩及悬臂管桩三种常用的基坑支护围护结构,最终确定以重力式水泥土墙作为基坑支护的围护结构。基坑开挖过程中的监测数据表明,采用本基坑支护技术后,基坑开挖到底后,结构关键变形如深层水平位移、水泥土墙顶部水平位移和墙身沉降与理论计算结果均较接近,处于规范规定的范围内。基坑后续变形趋于稳定,整体上处于安全状态,从而证明了该技术的合理性。监测数据还表明,虽然水泥土墙墙身的沉降不会在基坑开挖至底后立即稳定,但墙身的三维空间效应有利于控制基坑变形,该结果可以为今后类似的工程项目提供施工经验。     

考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型

建立一个考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型。该模型具有如下特点：可计算基坑某一长度范围内每根桩顶处的冠梁刚度系数,给出冠梁的弯矩、位移分布;通过杆系有限元法计算任意开挖深度情况下桩身的内力和位移;可考虑任意排距（包括排距为零,即退化为一排桩）以及前排桩、后排桩长度不相同等情况下桩身的内力和位移。基于这一模型,编制了设计计算软件。计算结果表明：在基坑边壁中点处冠梁水平位移大于其它位置的位移,且随开挖深度的增大位移逐渐增大;在支护结构桩顶部,冠梁的作用限制了水平位移的发展,而支护结构桩的中部则有较大的位移;此外,随冠梁刚度系数的增大,桩体的水平位移明显减小,而弯矩则增大。计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性。     

黄河冲积平原地区超大型深基坑开挖现场监测分析

介绍了黄河冲积平原地区某开挖范围为271 m×192 m,开挖深度为18.7～19.5 m,采用土钉、预应力锚索加钻孔灌注桩作为支护结构的超大型深基坑开挖现场监测实例,研究了超大型深基坑开挖过程中围护结构变形、地表沉降、锚索轴力的变化规律。研究表明：围护桩水平位移随开挖深度的增加而增大,围护桩最大水平位移随开挖深度的增加逐渐向深部发展。基坑外纵向地表沉降大致呈马鞍形分布,地表沉降最大值位于基坑中部附近,基坑角部沉降约为基坑中部沉降的33.9%,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围。基坑分层开挖过程中锚索轴力随开挖深度的变化而动态调整,下层锚索施工完成后,上层锚索的锚固力先减小后缓慢增长并最终趋于稳定。锚索钻孔和高压注浆施工过程中对周围已有锚索的扰动影响不容忽视。     

某深基坑工程监测实例分析

通过对某深基坑支护结构的顶端沉降、深层水平位移、支承轴力的监测,探讨了沉降的变化规律与变形特性。监测分析结果表明:顶端沉降随开挖时间的递增而增大,增长速度前慢后快;深层水平位移大小及分布与基坑开挖深度、支护结构等因素有关;支承轴力是随时间,在开挖时先变大、后有小的趋势。由监测结果可知,该基坑工程支护结构的变形控制设计方案合理,效果良好,满足了设计和环境的要求。     

兰州地铁土门墩车站基坑开挖支护有限元分析

近几年地铁深基坑的支护、开挖及与周边环境的相互影响成为关注的热点。以兰州地铁土门墩车站为工程背景,采用岩土工程分析有限元软件Midas对该车站进行了数值模型分析。其结论表明:基坑开挖后,坑底土体由于开挖卸荷等原因发生回弹,且回弹量随开挖深度的加深不断增加;支护桩体的最大位移发生在基坑开挖角部附近,最大位移值出现在基坑开挖深度的1/2处,桩身弯矩的最大值出现在横向支护桩桩深的1.5 m处,且桩身在开挖深度的2/3处附近出现弯矩为零的点;在开挖截面发生变化处横向内撑出现受拉状态。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构受力演化过程分析

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2m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。     

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...     

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。     

临近基坑开挖复合地基侧向力学性状离心试验研究

临近基坑开挖引起复合地基CFG桩变形和内力改变,现有理论缺乏对该问题的研究。通过开展离心模型试验,对临近基坑开挖条件下,复合地基变形、CFG桩内力和变形、土压力等分布和变化规律进行深入分析。结果表明：开挖引起CFG桩弯矩增大,近基坑桩增幅明显|开挖引起桩土不同步沉降,导致CFG桩上刺入褥垫层,桩受到褥垫层的“嵌固拉结”作用,同时远基坑桩、褥垫层、加载气囊一起提供了“摩擦拉结”作用,从而在近基坑桩上出现负弯矩|而远基坑处不均匀沉降小,“嵌固拉结”作用小,且“摩擦拉结”作用是利于正弯矩产生,桩上未出现负弯矩|开挖引起支护背后土压力分为增长区和减小区两部分,在上部土体中,土体卸荷,土压力减小,而下部土体受支护挤压,土压力有所增大|开挖引起地表沉降呈指数形式,临近基坑地表沉降最大,在显著变形区域内,支护水平位移基本呈直线形式,各阶段最大水平位移均出现在支护顶端|开挖引起的CFG桩水平变形大小和范围随距基坑边距离的增大而减小。