复合桩基地基土中附加应力分布特征及沉降计算简化方法

利用有限单元法模拟分析了复合桩基在竖向均布荷载作用下的工作状态,经与常规桩基的计算结果分析对比,并结合有关试验结果以及经典的Boussinesq解答,得出了复合桩基地基土中附加应力的分布特征和变形规律。复合桩基桩间土存在较大的附加应力,并且沿桩身分布较为均匀,桩间土存在压缩变形,复合桩基沉降计算应同时考虑桩间土和桩端以下土体的压缩,最后提出了复合桩基沉降计算的简化方法并应用到工程实例计算中。     

隧道掘进对群桩力学性状影响的数值模拟

城市隧道开挖会使邻近桩基产生附加的沉降和倾斜。本文利用三维弹塑性固结耦合有限元分析,研究了硬粘土中隧道开挖对邻近2×2群桩的影响。分析了三种不同工况(C/D=1.5,2.5和3.5),计算结果表明隧道对群桩基础的影响区域约为开挖面到达群桩前3D至穿过群桩1D的范围,其中隧道开挖面至桩基位置附近时为最危险状态。隧道的埋深对桩基的附加沉降、倾斜值以及荷载传递有显著影响:当隧道开挖深度接近桩中间(C/D=1.5)时,群桩的附加弯矩最大,但附加沉降和桩帽的倾斜相对较小;当隧道开挖面与桩底平行(C/D=2.5)时,前后排桩之间的荷载重分配最大,当隧道开挖面低于群桩底面(C/D=3.5)时,群桩的受力状态接近大直径单桩。     

盾构下穿住宅楼直接切桩的安全性研究

本文以广州某盾构下穿住宅楼直接切工程为背景,结合理论计算、有限元分析、实测数据等,研究了盾构下穿住宅楼直接切桩通过后剩余基桩的沉降及承载力计算问题。计算得到的隧道直接切桩通过后剩余桩的沉降数据与实测数据基本吻合,基桩沉降差很小,满足规范要求。研究发现,隧道通过后隧道拱顶沉降大于桩端沉降,拱顶沉降大于桩端沉降的范围为2 m。因此,计算切桩后剩余桩基的承载力时,不应考虑隧道拱顶2 m范围内的岩土体对桩基的正摩阻力,相反,还应该考虑该2 m范围内拱顶沉降对基桩的负摩阻力。本文的研究为盾构切桩通过后剩余基桩的承载力计算提供了方法,为盾构下穿住宅直接切桩通过提供了技术支撑。     

塔楼基础施工对邻近隧道变形控制技术研究

以北京某综合交通枢纽地块塔楼邻近某盾构隧道施工为工程背景,为控制塔楼桩基附加荷载对临近盾构隧道变形的影响,通过理论分析和数值模拟计算,对隔离墙方案及隔离墙+桩基跨越区间(板凳桩)方案对盾构隧道变形控制效果进行深入分析。通过理论分析及MIDAS-GTS数值模拟计算结果显示,采用隔离墙可有效隔离塔楼桩基引起的附加应力并减弱其对盾构隧道沉降的影响,但仅采用隔离墙不能满足盾构隧道变形控制要求;采用隔离墙+桩基跨越区间(板凳桩)方案,由于桩基跨盾构隧道布置,将桩基引起的附加应力沿盾构隧道两侧进行了合理分配,计算结果可满足盾构区间变形控制要求,同时由于塔楼桩基附加荷载影响,需对盾构隧道结构设计进行加强。     

盾构隧道下穿既有桥梁桩基托换的数值分析

文章以南京某地铁区间盾构隧道穿越市政公路桥梁桩基工程为依托,采用有限元软件ABAQUS分析和预测盾构穿越对完成桩基托换后桥梁结构及周边环境的影响规律和范围。整个三维数值模型包括桥梁结构、地基、盾构隧道3个部分,数值计算结果表明：隧道周围土体位移的分布符合一般规律,量值较小,隧道上方土体下沉量和地表沉降最大值均在安全允许范围内;隧道开挖后,桥面板最大压应力有所增大,而最大拉应力略有下降,桥梁面板的附加挠曲变形不大,面板应力在安全范围内;隧道正上方桩的桩身轴力降低,边桩桩身轴力增加约18%,不会造成桩基破坏。研究可为相似工程的设计、施工等提供借鉴与参考。     

既有桩基对盾构施工参数的影响研究

盾构隧道施工邻近桥梁桩基已成为目前研究的热点问题。针对盾构施工参数取值在工程中的应用价值,利用三维弹塑性有限元分析了桩基引起地层的竖向附加应力,反推出了Geedes式中的桩端阻力、桩侧阻力分担桩顶荷载的比例系数与桩长的数学表达式,并将Geedes竖向附加应力影响范围与Randolph提出的影响半径对比分析后,给出了桩基影响区域和非影响区域的界定半径;基于支护压力、注浆压力的理论取值范围及单位长度上土体损失量等于沉降槽面积的条件,利用三维弹塑性有限元进行计算分析,给出了支护压力、注浆压力在桩基非影响区域内的建议取值和土体损失的计算表达式;基于桩基非影响区域内盾构施工参数的建议取值及桩基对地层产生的附加应力,给出了桩基影响区域内盾构施工参数建议取值的数学表达式。研究结果表明:工作面的土压力阻力选取工作面静止土压力合力,注浆压力选取1.1倍的隧道埋深处水土压力时,对地层的扰动较小。     

双线隧道盾构穿越建筑物桩筏基础的三维有限元分析

双线隧道情况下盾构施工掘进时,因为受到隧道间距、隧道埋深、穿越桩筏基础的位置等因素影响,其对建筑物桩筏基础的影响比单一隧道情况下的影响更复杂。文章以某地铁区间段双线隧道穿越建筑物桩筏基础盾构施工为背景,基于FLAC3D软件,建立了双线隧道和其穿越建筑物的桩筏基础计算模型,分析双线隧道在穿越桩筏基础时影响范围内的地表沉降规律、隧道周围土体的变形规律以及桩基的水平变位规律。结果表明,双线隧道穿越群桩时,地表沉降曲线与Peck经验公式稍有不同。由于桩基的"挡墙"效应,其对土体变形的阻碍作用较明显。此外,隧道开挖对桩基水平变位的影响范围主要是桩基与隧道同高度处。文章的分析结果对该类工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

基于Geddes方法的既有基桩竖向承载力评估

自实际的桩顶向下一定范围内的桩身视为长度不大于实际基桩的一根假想桩基(即"虚桩")。根据Geddes解,计算"虚桩"桩侧摩阻力引起的"虚桩"桩端平面下方土体附加应力。分析软土、粘土和强风化地层中基桩受荷后不同时期承载力试验结果,提出沉降稳定基桩总体承载力提高幅度限值。根据土体附加应力水平,结合相关规范对地基土受荷后承载力评价的规定,提出沉降稳定的桩基础桩侧摩阻力和桩端阻力抗力系数取值方法。进行了同一场地下的试桩和工程桩受力现场监测。试桩桩基采用静载荷试验方式加载,工程桩桩基通过上部结构施工加载,通过试桩确定桩侧摩阻力标准值。采用本文方法对工程桩桩基的侧摩阻力变化情况进行了评估,并与监测结果进行对比,结果表明本文方法偏于安全。对于沉降不稳定的桩基,亦根据Geddes法原理,提出了桩侧摩阻力折减系数的计算方法。     

隧道开挖引起既有建筑物桩侧摩阻力的理论研究

择优选取桩土荷载传递的侧摩阻力计算模式,借助文克尔地基模型,运用两阶段分析理论探究隧道开挖对桩基效应的影响。阶段1解出相应桩位处的沉降量并用多项式简化,阶段2将其沉降施加于桩侧建立桩身沉降微分方程。通过逻辑推导并借助边界条件得到沉降计算表达式,继而得到桩侧摩阻力和桩周轴力。结合工程算例,根据隧道与桩基的空间位置关系分析桩侧摩阻力和桩周轴力随桩长的变化规律。研究结果表明:对于给定的围岩土质概况,若保持桩隧距离不变时,桩长对桩基效应变化影响较大;桩长小于15 m时,土体位移稍大于桩位移,单桩沉降很大,且单桩主要承受负摩阻力效应;桩长超过15 m时,土体位移明显大于桩位移,部分桩段承受负摩阻力,部分桩段承受正摩阻力,且摩阻力为0处的单桩轴力最大。     

湿陷性黄土地区桥梁桩基工后沉降计算方法研究

针对高速铁路工后沉降要求严格,湿陷性黄土地区桩基由于浸水引起的附加沉降计算研究不充分的现状,以现场大型桩基浸水试验结果为基础,分析了桩基浸水附加沉降的产生机理,提炼出湿陷性黄土地区高速铁路桥梁桩基工后沉降计算模型,提出了工后沉降计算方法。研究表明,浸水附加下沉是湿陷性黄土地区桥梁桩基需主要考虑的工后沉降,工后沉降可能比工前沉降大得多,桩身压缩沉降是沉降的主体,混凝土蠕变在沉降计算中不可忽略;通过荷载传递理论计算浸水前桩身轴力分布,假定浸水后桩侧阻力和桩端阻力同步发挥获得浸水后的桩身轴力分布,据此可分别计算构成工后沉降的桩身弹性压缩、桩身蠕变和桩端沉降。     

双隧道对群桩影响的三维离心模型试验研究

在膨胀土地基中进行了双隧道对群桩影响的三维离心模型试验,目标地层损失比为2%,着重研究引起的地基沉降槽、附加弯矩、轴力的变化规律。试验得出：膨胀土地基中每个隧道开挖形成的地表沉降槽仍符合Peck高斯曲线,双隧道共同作用形成的沉降槽可以看作是每个隧道单独作用形成的沉降槽的叠加;两个隧道开挖引起的前后桩弯矩规律类似,最大附加弯矩均出现在拱冠附近,但存在明显的前桩遮拦效应;随着第一个隧道开挖的临近及远离,前后桩轴力会发生明显不同变化,而第二个隧道影响明显不同,附加轴力最大值约为工作荷载的10%。     

基于HSS模型隧道近接群桩基础施工影响分析

依托盾构隧道近接侧穿群桩工程建立三维数值分析模型,土体采用小应变硬化(HSS)模型,参数取值借鉴已有研究成果并根据监测位移数据反演,同时考虑土体开挖、衬砌拼装以及盾尾同步注浆等一系列施工工艺措施,并将模拟结果与监测数据进行对比验证,研究了不同工况下地表沉降的形态分布、群桩桩基变形及基桩结构受力,同时考虑地表位移对等代层厚度的敏感性。结果表明:HSS模型能有效预测隧道近接侧穿高架桥桩引起的变形,模拟结果与监测值较吻合; 隧道开挖引起土相对桩产生了滑移,地表沉降及桩身竖向位移在中心线前后各1D(D为管片外径)范围内随推进步数的增加而不断增大,且增加幅度明显减小; 两线推进地表沉降具有叠加效应,最大沉降量增幅达76.8%; 隧道与基桩水平距离越近,引起基桩沉降变化越大,两线推进基桩桩顶沉降增幅达134%; 群桩中各排桩的水平位移变化趋势基本相同,且同排桩的水平位移值相差不大,由于群桩遮挡效应,水平位移值由大到小依次为前排桩、中排桩、后排桩; 桩身水平位移主要在盾构中轴线2.5D范围内,桩身最大水平位移均出现在隧道中轴线附近; 群桩中同排桩桩身附加弯矩及附加轴力沿桩身分布规律相同,桩身最终附加受力与其距离隧道远近有关; 随着注浆充率β的增大,等代层厚度及地表沉降呈线性减小; 穿越段采取的施工工艺方案是有效的,经估算附加弯矩及轴力对桩基承载力的影响在容许范围内。     

软土地区地铁盾构区间隧道近接桩基数值分析

拟建的上海市轨道交通11号线区间盾构隧道近距离下穿交大海洋重点工程实验室群桩基础。通过采用莫尔-库仑弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型。依据数值模拟结果,先施工左侧隧道与先施工右侧隧道对于桩基础的沉降影响不大;在右侧隧道施工后,隧道埋深处桩体的竖直应力变化最大,最大值为367 kPa,桩体水平应力在与隧道同一深度处变化较大,最大值为9.6 kPa;单桩的最大差异沉降为6.8 mm,按照桩基设计规范,不需要采取加固措施减便可确保建筑物基础的安全可靠;地表的最大沉降值为18.6 mm;由于双线隧道的运营导致的地面附加沉降为1.5 mm。     

地铁盾构隧道穿越桩基建筑物的安全，陛分析

在地铁建设过程中,不可避免地会对周边环境产生影响。特别是当地铁区间盾构隧道上部存在既有建筑物时,必须考虑盾构隧道施工对上部建筑物的影响,包括地表沉降、桩基承栽性状的改变等。本文以地铁盾构穿越某九层住宅楼安全性评估为例,利用工程分析方法和有限元分析法,针对隧道盾构施工通过该住宅楼时,桩体的承载力和竖直位移、水平位移以及地表的沉降进行分析,探讨盾构截桩施工的安全性。     

Behavior of Ground and Response of Existing Foundation Due to Tunneling

An apparatus has been developed to model the excavation of a tunnel in the laboratory. With this apparatus, 2D model tests are carried out to investigate the surface settlement and the earth pressure brought about by the tunneling. Finite element analyses using an elastoplastic subloading t_ij model are also conducted. The influence of volume loss on the surface settlement and the earth pressure, due to the shallow tunnelling, is illustrated based on the model tests and the corresponding numerical analyses. It is revealed that the surface settlement troughs and the earth pressure distributions around shallow tunnels depend on both the volume loss and the crown drift of the tunnel. The effect of the interaction between the tunneling and existing nearby foundations is also demonstrated in this paper. For existing foundations, the building loads control the surface settlements and the zone of deformation during the tunnel excavation. The behavior of the foundations depends on the deformation mechanism of the ground during the tunnel excavation. The induced axial force and bending moments in the piles of a piled raft are investigated numerically, and it is shown that the axial force changes due to the stress relaxation of the ground. Bending moments are induced in the piles at a lower value of soil cover due to the differential settlement of the piled raft.     

软弱黄土隧道高压旋喷桩基础加固设计与施工

软弱黄土目前没有明确的定义,一般可以认为具有密实度较小,土体无侧限抗压强度小于230kPa,变形模量较小,粘聚力较小,湿陷性较大的土体为软弱黄土。软弱黄土隧道基础承载力较小,如果不进行处理,可能会引起隧道结构变形过大或不均匀沉降等问题。通过对隧道基础黄土进行加固,提高基础的承载力,可以有利于隧道的长期稳定。目前国内对     

地铁区间隧道下穿既有桥梁桩基础加固措施

结合北京地铁九号线前矿山法隧道穿越既有人行天桥桩基的施工实例,介绍了天桥桩基础的加固措施和隧道内的加固措施,控制了隧道上方桥梁桩基沉降和位移,确保桥梁和隧道结构的安全施工。     

浅埋海底隧道不均匀沉降控制分析与优化设计

依托深港西部通道深圳侧接线工程,运用非线性有限元法与安全系数法,分析了浅埋海底隧道不均匀沉降控制技术,并调整桩基布置形式与桩间距对其进行优化设计,为浅埋海底隧道及类似工程的不均匀沉降控制提供参考。