基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析

深基坑开挖时的土体侧向移动使邻近桩基产生侧向位移和附加应力及弯矩,甚至可能使上部建筑物功能失效,因此深基坑开挖时土体侧向移动对邻近桩基的不利影响分析是有必要的。本文采用有限元软件MIDAS/GTS建立基坑开挖三维实体模型,分析基坑开挖对邻近桥桩的影响;根据相关计算结果,采用MIDAS/CIVIL建模验算邻近桩基的极限承载力及桩身裂缝宽度。结合监测数据可知,数值模拟结果与实测结果相近且在安全控制范围,基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析对施工预测有一定的指导意义。     

深基坑开挖对邻近桥桩的影响机制及控制措施研究

 以天津地铁二号线红星路站工程为依托,采用弹塑性有限差分方法,构建模拟基坑开挖过程的数值模型,通过将土体、桥桩及地连墙变形的计算结果与实测数据进行对比分析,验证该数值模型的可靠性,基于该数值模型,研究深基坑开挖对邻近桥桩的作用机制,分析基坑围护结构刚度、钢支撑刚度和土体强度对控制土体变形的作用,提出控制深基坑开挖对邻近桥桩影响的3种行之有效的工程措施。     

基坑开挖对临近桩基性状影响的有限元模拟

采用二维弹塑性有限元法进行了基坑开挖对临近桩基性状影响的数值模拟,分析了基坑开挖所引起的临近桩基周围土体变形场的特性,讨论了不同开挖深度对桩身水平位移和弯矩的变化特性,得出了一些对工程实践有理论指导意义的结论。     

地铁暗挖隧道施工对邻近桥桩的影响

以北京地铁5号线暗挖隧道穿越雍和宫跨河桥为工程背景,采用三维数值模拟方法对隧道穿越期间邻近的雍和宫跨河桥桥桩变形及河床底部的地层沉降进行计算分析,并在计算模型中考虑了隧道开挖工序以及桩土相互作用。计算结果表明,隧道拱部采用大管棚进行注浆加固能够有效降低隧道开挖引起的河床底部的地层沉降,但隧道开挖对邻近桥桩的扰动较大,必须从加强隧道支护结构以及对隧道与桥桩之间的土体进行加固等方面来制订相应的邻近桥桩保护措施。     

深基坑开挖对邻近桩基的影响

针对某电厂循环水泵房基坑开挖的工程实例,采用有限元方法模拟了基坑开挖及其邻近桩基,模拟桩土之间的相互作用,分析了基坑开挖对邻近桩基的影响,模拟的结果与实际较为一致,对工程实践具有一定的指导意义。     

基坑边坡失稳对邻近桩基的影响分析

针对软土地区某邻近建筑桩基的基坑开挖施工,建立了考虑桩土共同作用的二维有限元数值模型。根据简化bishop法和有限元强度折减法,对工程基坑采用放坡无支护开挖方式进行边坡稳定性分析,给出了不同工况下基坑边坡安全系数最小解。通过基坑开挖对周边建筑桩基影响的数值模拟,研究了由不同堆载情况引起的基坑边坡变形造成的建筑桩基偏移及桩基受力。研究结果表明:软土地区无支护基坑开挖引起的边坡失稳是造成周边建筑桩基偏移的主要影响因素,基坑周边的堆载对加大边坡失稳也起到了较大作用。     

侧向受荷桩基性状的数值分析

理论方法或数值方法均可用于分析受邻近土体变形影响的桩基内力与变形性状。然而,土体变形分析结果的精度却常常不能令人满意。采用有限单元法对桩-土相互作用或对承受相邻土体变形影响的桩基的性状进行分析是一种较为有效的分析途径。采用二维平面应变有限元程序建立了周围土体变形条件下单桩的非线性等效分析模型,并与其他方法进行对比。结果表明,采用侧向受荷桩基性状的数值分析分析邻近基坑的单桩和边坡上的单桩的受荷变形性状是可行的,且分析结果与其他方法的分析结果较为一致。     

基于小应变特性的基坑开挖对邻近桩基影响分析方法

越来越多的基坑紧邻既有建筑开挖，需要评估基坑开挖对邻近建筑的影响，因此基于变形控制的基坑设计已经成了必然要求。目前仍缺乏有效简单的方法去估算基坑开挖对邻近建筑的影响，特别是采用桩基础的建筑。而且当进行变形控制设计时，要求基坑变形控制在较小的范围内，此时基坑周边土体处在小应变范围内，要建立基坑开挖对周边建筑影响的分析方法必须考虑土体小应变特性。首先采用基于小应变特性计算基坑开挖引起的深层土体位移的经验计算公式计算基坑开挖引起的自由场土体三维位移，然后基于差分方法提出了基坑开挖对邻近桩基竖向和水平向影响的两阶段分析方法。通过与有限元结果的对比，验证了本方法的正确性。并分析了基坑开挖深度和桩基离基坑距离这两个因素对邻近桩基的响应的影响。研究表明开挖深度越小对桩基影响越小，基于桩基内力控制时，基坑开挖深度应避开桩底位置，且桩基在距离基坑0.5倍开挖深度距离时最为危险。     

邻近基坑施工对某住宅楼影响数值分析研究

结合某住宅楼纠倾工程实例,采用有限元软件对深厚软土地基上基坑降水、开挖施工对邻近建筑物的影响进行了三维数值模拟分析。从模拟结果中提取建筑基底土体变形及结构应力和应变结果进行分析,结果表明:邻近基坑降水引起地基土体有效应力的增加以及基坑开挖造成土体的塑性流动是该楼倾斜的主要原因。     

复杂环境下深大基坑开挖监测与数值模拟分析

以兰州市某复杂环境下深大基坑工程为案例,该基坑开挖深度为17.70~19.10m,主要采用“咬合桩＋预应力锚杆”支护结构,局部采用土钉墙。根据该基坑周围土体、支护结构、邻近建筑监测数据和基坑开挖数值模拟,分析基坑开挖过程中基坑变形性状和基坑开挖对邻近建筑的影响。研究发现：在开挖过程中,基坑支护结构、基坑周围土体和邻近建筑三者变形相互影响;基坑支护结构应避免出现结构性状突变;咬合桩加预应力锚杆的支护结构适用于兰州地区深大基坑项目。最后借助Plaxis3D有限元软件对基坑开挖过程进行数值模拟,模拟结果与监测结果趋势一致,但咬合桩的研究需深入。该深大基坑支护结构对邻近建筑变形起到良好的控制作用,为兰州地区类似基坑项目提供了很好的案例,为复杂环境下深大基坑项目的设计提供参考。     

基于静力触探试验的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失预测研究

选取典型成层地基场地并设计试坑开挖卸荷试验,开展了基于静力触探(CPT)测试的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失程度预测研究。通过在试坑开挖卸荷前后进行CPT原位测试,得到了试坑开挖卸荷前后的CPT贯入锥尖参数变化规律。进而基于CPT测试p–y模型研究了基坑开挖卸荷前后邻近既有单桩的水平承载力损失及桩身弯矩分布特征。分别考察了基坑开挖卸荷后邻近桩基试桩加载模式下的残余水平承载力和桩顶加载联合土体位移共同作用下的卸荷桩基水平承载特性。研究表明,依据真实卸荷土体CPT参数更能准确预测桩基水平承载力损失程度及损失特征,卸荷桩设计阶段须同时考虑卸荷桩较自由场地桩基的水平承载力损失及土体运动位移对桩基水平承载的影响。以上研究为合理确定基坑开挖引起的既有桩基水平承载力损失提供了一种技术思路,同时对卸荷桩水平承载性能评价具有参考意义。     

地基加固控制开挖对附近桩基影响有限元分析

采用有限元手段分析开挖施工对临近建筑物桩基影响规律,侧重于评估坑外地基加固控制开挖影响的有效性。对基坑开挖、地基加固以及邻近建筑桩基进行整体建模,以临近桩基承台水平位移为控制指标,对6种不同地基加固方案进行对比分析,研究复杂施工环境下地基加固控制开挖对已建和拟建建筑物影响的不同机理。研究表明,地基加固控制开挖对临近桩基的影响很大程度上取决于二者施工的前后性,开挖在临近桩基承载之后,则选择靠近临近桩基侧地基区段进行重点加固,反之,若开挖在临近桩承载之前,则选择近基坑侧地基区段进行重点加固。     

隧道施工对临近桩基影响的三维数值分析

通过与两阶段分析方法的对比,表明所采用的三维整体数值分析方法能够有效地模拟隧道施工对临近桩基的影响。在此基础上建立三维弹塑性模型,模拟实际的施工过程,从整体上研究黏性土地基中桩–土–隧道三者间的作用特征。计算结果表明：隧道施工对临近桩基影响显著,桩体的变形和受力性态不仅与隧道施工工况有关,而且也与桩基的位置、长度和数目紧密相关;桩基的存在改善局部区域内土体的受力状态,但也加剧此处土体的变形;桩体沿隧道轴线方向的弯矩数值较大且分布曲折,长桩尤为明显;群桩可以显著提高隧道施工过程中桩体的受力性能。     

近间距下穿高架群桩的基坑施工可行性

应用平面有限元软件对上海某地道下穿轨道交通11号线基坑施工进行了模拟分析。基坑开挖造成的土体侧向卸载,影响着临近群桩基础的安全。分析结果表明:临近桩基侧移与围护桩变形有一定的相关性,发生最大侧移的地方均位于基坑开挖面处,而围护桩弯矩的发展变化跟支撑位置和刚度有着直接关系;基坑开挖造成的侧向卸载作用对临近桩基的影响明显大于对承台的影响;不考虑桩基侧移的情况下,侧向卸载造成摩擦群桩承载力降低量可忽略;围护结构支护状态的有效性对减少临近桩基侧移和保持群桩承载力起到关键作用。     

复合地基侧向开挖上覆荷载影响规律离心机试验研究

进行了三组临近复合地基开挖的离心机模型试验,对比分析了相同开挖工况、不同上覆荷载下的桩轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比以及桩弯矩的变化规律。结果表明,当复合地基上覆荷载增加时:①桩轴力及其因开挖产生的增量明显增大,桩侧摩阻力数值增大,但方向不变;②桩土应力比及其增量明显增大,其变化趋势与桩轴力曲线一致;③各级开挖工况下的桩体弯矩也会相应增加,而且随着与基坑距离的增加,弯矩值逐渐变小,荷载的影响也逐渐降低;④随着复合地基上覆荷载的增加,高应力水平下的桩间土更容易受到临近基坑开挖的扰动,荷载更多地向刚性桩转移,桩轴力增加,同时伴随着更大的桩体弯矩,进而加快桩体的破坏趋势。研究成果可为既有复合地基临近基坑开挖支护设计提供参考。     

基坑开挖引起工程桩偏斜后的补强设计与施工监控

在某软弱地层上进行基坑开挖时,软土流动将坑内工程桩挤偏。为加固偏位群桩基础,保证桩基础安全、有效地承担上部结构荷载,采用锚杆静压桩并采取桩基逆作法对偏位群桩基础进行了补强,补桩过程中,实时观测基础沉降,以调整施工次序。     

软土基坑放坡开挖对坑内工程桩的影响分析

在软土基坑中,放坡开挖将引发坑内工程桩产生偏位和附加弯矩。为尽可能减小基坑放坡开挖对坑内工程桩所产生的不利影响,应对基坑开挖深度进行严格控制,且相比增大坡脚至建筑物底板距离,采用缓坡率可更为有效减小对工程桩产生危害。     

深基坑开挖对坑底桩受力变形特性的影响研究

随着基坑开挖深度不断加大,基坑开挖过程对已施工坑底工程桩的受力和变形影响不容忽视,针对该问题,对深开挖条件下桩基进行了桩身内力及位移的工程现场实测。对比分析不同位置及不同长度的坑底桩基在开挖过程中的受力和变形规律。结合工程建立三维数值分析模型,基桩采用钢筋混凝土损伤模型,探究了基坑开挖深度、桩的相对位置等因素对桩身轴力、桩土侧摩阻力和桩身刚度的影响规律。结果表明：基坑开挖过程中,桩身受拉力作用;桩身混凝土在产生塑性应变前,桩身拉力随开挖深度增加逐渐增大;桩身混凝土应变超过极限拉应变后,拉力开始逐渐降低,桩身塑性区侧摩阻力变化显著。此外,坑底桩位置和桩长是影响其受力变形特性的重要因素。相同位置处,长桩的桩顶竖向位移更小;靠近基坑中心部位的桩顶竖向位移大,桩身塑性拉应变区较大。     

咬合桩在邻近高填土基坑中的工程应用与实测分析

针对某采用咬合桩围护方案的邻近高填土基坑工程进行分析,当咬合桩作为围护桩时,可采用等效刚度法计算围护桩的桩身变形;作为隔离桩使用时,忽略素混凝土桩的作用,仅考虑钢筋混凝土桩的抗弯能力。现场实测表明,邻近高填土基坑工程在开挖时,咬合桩明显地降低了基坑开挖对紧邻高填土的扰动,满足了高填土自身的稳定,保证基坑工程在高填土作用下的安全。而咬合桩作为一种新型排桩围护结构,也能够起到很好的应力隔离作用,有效地分担了邻近超载的影响,确保了高填土的稳定和基坑工程安全。