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%。     

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。     

软土地层45m级超深基坑工程实测变形性状分析

以上海软土地区某挖深45m级超深基坑工程为背景,分析了其实测变形特性。结果表明：地下连续墙的侧向位移随开挖深度的增大而逐渐变大,且变形空间效应显著;由于开挖深度大,地下连续墙的绝对侧向变形量也较大,但最大侧向位移平均值与开挖深度的比值仅为0.43%,与上海软土地区挖深小于30m的基坑变形统计平均值接近;地下连续墙及立柱受开挖卸荷影响,竖向位移表现为隆起,且在底板浇筑工况下隆起值趋于稳定,立柱的最大回弹达65mm;各道支撑轴力增量基本发生在紧邻下方土体开挖工况,且最大轴力值基本发生在第六、七、八道支撑中;基坑外地表沉降均呈“凹槽形”,随施工阶段的推移地表沉降逐步增加,且发生最大沉降的位置随之逐步向坑外发展,而无量纲化地表沉降仍处于上海软土地区统计的沉降包络线范围之内;此外,基坑周边管线、磁悬浮的变形均较小,表明基坑工程的安全可控。     

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％.     

深厚淤泥质土层复杂环境下大面积基坑支护研究

为解决复杂环境下大面积淤泥质软土深基坑工程的支护变形问题,以山东省东营市某高层住宅小区深基坑工程为研究对象,运用现场实测的手段,研究基坑不同开挖过程中地表的沉降变形、围护结构侧向变形和混凝土支撑的轴力变化过程。结果表明,不同开挖阶段,地表沉降均随着距离的增加呈现“勺”状,地表沉降峰值随着基坑工程开挖深度的增加而逐步向远离基坑的方向偏移,施工至基坑底部时地表最大沉降为9.8mm;不同开挖深度时,围护桩水平向变形均呈现“弓”字形,其水平向位移峰值出现在基坑开挖面附近,并随着基坑开挖深度的增加而增加,施工至基坑底部时地表最大沉降为10.2mm;在基坑开挖较浅时,基坑围护结构的轴力主要由第一道钢筋混凝土支撑承受,随后施作了第二道钢筋混凝土支撑,第二道支撑的轴力逐步增大并趋于稳定,而第一道支撑的轴力则逐步减小。     

某明挖隧道深基坑施工监测与分析

以某明挖隧道深基坑的组合支撑轴力、地表沉降、墙体水平位移、水土压力等施工监测数据为依据,探讨了组合支撑轴力、地表沉降、墙体水平位移等的变化规律。结果表明:围护结构外沉降量与离基坑的距离有一定的关系;深基坑开挖时应考虑时空效应及土的流变特性,在基坑开挖前应做好支撑工作,以围护基坑的稳定性;围护结构变形呈抛物线型,基坑顶部和底部变形较小,基坑的中部变形较大的原因可能是深基坑的第一道支撑接近地表,监测数据是在第一道支撑完成后才开始测量,且地下连续墙入土较深或地下连续墙下层土体较结实,底部墙体位移受到制约。     

地铁车站风亭异型基坑开挖支护结构变形数值分析

结合合肥某地铁车站风亭异型基坑工程,基于数值模拟结合工程监测手段,以风亭异形基坑围护结构侧移变形、邻近基坑地表沉降及基坑内支撑轴力为指标,通过分析三种指标在基坑开挖过程中的空间分布规律与变化趋势,开展地铁车站异型风亭基坑开挖的安全性研究。计算与监测结果表明,基坑开挖结束后,围护桩变形呈两端小、中部大趋势,其中南北侧桩侧移值较西侧桩侧移稍大,峰值为6.5mm,深度位于6m处;地表沉降位移随远基坑开挖进行表现为邻近基坑位移明显增大,且南、北、西侧工后沉降计算值相差不大,峰值为6.9mm,峰值点距离基坑约2m;内支撑轴力结果表明,混凝土支撑内力较钢支撑稍小,约20t,钢支撑轴力峰值约41t,计算变形与内力均低于设计许用值。     

复杂环境下某深厚软土基坑的实测性状研究

详尽分析了杭州某上部带有较厚硬壳层的深厚软黏土地基中,开挖深度为17.4～19.8 m,采用地下连续墙和多层钢筋混凝土支撑作为支护结构的超深基坑工程的实测性状。现场监测内容包括基坑侧壁土体水平位移、坑外地表沉降及内支撑轴力。研究表明,本案例基坑的最大水平位移与基坑最大开挖深度之比 hm mδ/H 介于0.24%～0.75%,最大水平位移超过100 mm,其中蠕变变形占总侧向变形的比例高达44%～56%,基坑水平位移蠕变速率为0.15～0.76 mm/d,蠕变速率与基坑开挖深度和基底附近土层性质有密切关系;“T”型地下连续墙和隔断墙技术对减小侧壁土体变形有一定作用。基坑坑外横向地面沉降大致呈抛物线分布,坑外纵向沉降大致呈马鞍形,地表周围土体最大沉降与基坑最大开挖深度之比 vm mδ/H 介于0.26%～0.7%,最大沉降量与坑壁最大侧向位移量的关系大致为 vmax hmaxδ=δ～ hmax2.57δ,沉降蠕变速率为0.1～0.6 mm/d。随着开挖及相邻支撑的浇筑及拆除,多层支撑支护结构中各层支撑的轴力不断变化。     

地下连续墙嵌固深度对地铁深基坑围护结构的影响研究

通过对某城市轨道交通地铁车站地下连续墙围护设计结果进行分析,研究了地下连续墙嵌固深度变化对地下连续墙内力及支撑轴力的影响规律以及对基坑周边地表沉降的影响。结果表明,地下连续墙自身承受背土侧弯矩随嵌固深度增加而增加;地下连续墙承受其他内力不随第1,2道支撑及倒撑轴力不随嵌固深度的增加而变化;第3,4道支撑轴力在地下连续墙嵌固深度超过某一限值继续增加而不再变化;周边地表沉降最大值随着地下连续墙嵌固深度的增加而逐渐降低,但是周边地表沉降范围逐渐扩大。     

悬挂式帷幕地铁深基坑变形特性研究

基于江漫滩地铁深基坑的变形实测资料,采用理论分析、经验公式和有限元数值模拟方法,总结了悬挂式帷幕基坑变形规律,给类似工程设计和监测提供依据。结果表明:悬挂式帷幕基坑地表沉降曲线呈凹槽形,地表沉降考虑流固耦合作用大于不考虑流固耦合作用;地下连续墙的最终形态为内凸胀肚型,墙顶水平位移不完全是朝坑内移动,地下连续墙最大水平位移与基坑挖深的比值和全止水帷幕基坑差异不大,最大水平位移点深度位于坑底附近;由降水引起的地表沉降占总沉降量的比值约为0.54;地表沉降范围可以划分为主要影响区、次要影响区和微弱影响区;地表沉降曲线可根据影响分区选用不同的函数表达式;最大地表沉降点位置大于同等条件下全止水帷幕基坑约1.0～3.0 m。     

天津某基坑工程开挖变形与受力特性实测分析

天津某基坑工程深度14.5~16m,采用地下连续墙结合三道钢筋混凝土内支撑的支护形式。基坑周边环境复杂,基坑开挖期间建立了全过程、全方位的监测系统,完整地记录了施工过程中围护结构变形与内力和周边建(构)筑物的变形。监测数据表明,地下连续墙最大侧移出现于坑底以上2.5~6m,基坑周边地表沉降曲线呈现马鞍形,基坑开挖对周边建(构)筑物影响范围约为2倍基坑深度。对本工程进行有限元数值模拟,将模拟结果与实际监测结果进行对比,验证了数值模拟在深基坑工程中应用的准确性。该工程各项监测数据均在允许值范围之内,验证了相关设计参数的合理性和理论研究的正确性。     

紧邻深基坑非同步开挖共用地下连续墙设计与变形特性实测分析

以福州地铁祥坂站基坑和苏宁B11基坑共用地下连续墙为研究对象,采用弹性法开展了理论计算并基于现场实测数据系统分析了基坑非同步开挖全过程中共用地下连续墙的侧向变形、支撑轴力、墙顶与立柱隆沉等的变化规律。研究结果表明：共用地下连续墙的最大水平侧向变形随着开挖深度的增加而逐渐增大,并表现为一定的空间效应;共用地下连续墙上混凝土支撑轴力的变化与土层侧向变形基本同步,随着基坑开挖深度的增加而逐步增加,并在底板浇筑完成后最终趋于稳定。共用地下连续墙顶部在基坑开挖初始阶段发生一定的沉降变形,而后随着开挖的持续,坑底土的回弹隆起则致使共用地下连续墙快速发生隆起。总体而言,该紧邻深基坑围护结构中的共用地下连续墙能满足工程要求,联合三道混凝土内支撑可较出色地控制基坑侧向位移的发展。研究成果可为类似共用地下连续墙相邻基坑工程的设计与施工提供指导和参考。     

深基坑地下连续墙与环形支撑组合支护体系变形特性分析

以天津地区环绕并紧贴既有思源道地铁车站的深大异形基坑工程为背景,对开挖过程中环形支撑、地下连续墙等支护结构以及基坑侧壁后部土体的变形和受力情况进行了全程监测.结果 表明:1)地下连续墙水平位移随着开挖的进行而逐渐增大,且水平位移均指向基坑内侧;地下连续墙顶部的竖直位移变化规律为先沉降后隆起.2)环形支撑体系的构件轴力随...     

上海地区某基坑开挖阶段的位移与受力分析

以上海地区采用顺作法施工开挖深度为20.8m的建筑基坑为研究对象,对五个施工阶段的地下连续墙侧向和竖向位移,立柱竖向位移和混凝土支撑轴力进行监测,以围护结构的侧向变形随深度、位置和施工阶段的差异分析基坑变形呈现的空间效应与深度效应,以立柱和地下连续墙的竖向变形规律分析基坑回弹特征,以混凝土轴力随时间变化规律分析支撑在各施工阶段的关键作用。分析结果表明：地下连续墙在远离坑角位置比靠近坑角位置侧向位移更大,最大侧移范围为开挖深度的0.12%～0.41%,其侧向位移沿深度呈现“肚胀”形曲线,最大侧向位移发生在开挖深度以上4m到以下2m范围内;地下连续墙和立柱竖向位移主要以隆起为主,地下连续墙最大隆起位移为9.14mm,立柱最大隆起位移为地下连续墙的4倍;混凝土支撑对于下一阶段开挖起着关键作用,但对更深处土层开挖影响较小,混凝土支撑轴力最大值与地下连续墙的侧向位移密切相关。     

超深地铁基坑开挖变形安全性分析

针对超深基坑开挖变形的安全问题,以合肥地铁5号线北一环站地下四层车站基坑为例,通过数值模拟,结合实测分析的方法,研究超深基坑施工中基坑开挖响应情况。结果表明：数值模拟值接近实测分析结果;基坑周边地表沉降远小于预警值,随着开挖地连墙底部附近土层渗流场逐渐扩大,基坑内外孔压差异增大,深部土层的孔压逐步降低,进而引起上部土层的沉降;对于地下连续墙,其水平位移随开挖逐渐增大,最大位移位置处于基坑中部以下处;第一层混凝土支撑承受的荷载最大,随着开挖,支撑结构的轴力逐渐增大,下部基坑开挖会造成上部支撑轴力的波动。     

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。     

基于SCPTU测试的软土基坑开挖数值模拟研究

长江漫滩地区软土厚度大，含水量和压缩性高，该地区基坑工程常面临变形难以控制等问题。小应变硬化土(HSS)模型用于基坑开挖变形数值分析预测能够取得满意的效果，然而其可靠性取决于合理的土体参数。由于地震波孔压静力触探(SCPTU)测试在土体原位状态下进行，克服了室内试验存在的取样扰动问题，本文提出采用SCPTU测试确定南京长江漫滩地区某地铁车站基坑周围深厚软土HSS模型参数的方法，进而采用该方法确定的参数对基坑开挖引起的地下连续墙水平位移及坑侧地表沉降进行了模拟。基于SCPTU的数值模拟结果分别与实测值以及基于土体压缩模量的数值模拟结果进行了对比。结果表明：基坑开挖完成后，基于SCPTU测试的地下连续墙最大水平位移模拟值约为1.16倍实测值，而基于土体压缩模量的地下连续墙最大水平位移模拟值仅为实测值的53%。基于土体压缩模量的地下连续墙最大水平位移及坑侧最大地表沉降模拟值分别为基于SCPTU模拟值的46%与38%。相较于基于土体压缩模量的模拟结果，基于SCPTU测试的基坑变形及沉降预测精度提升显著。     

北京地铁车站地连墙支护结构受力变形特性研究

北京地铁14号线望京站采用地下连续墙+钢支撑以及地下连续墙+钢支撑+锚索混合支护体系。基于监测数据分析研究表明:基坑开挖对周围土体的影响水平范围上与基坑深度相当。钢支撑区段与混合支撑区段的沉降槽形态有差异,混合支撑区段地表沉降要大于钢支撑区段的地表沉降。在混合支撑区段,当基坑开挖较浅时,地下连续墙呈悬臂式位移分布,随着基坑开挖深度的增加,呈现抛物线型位移;第一层部分钢支撑轴力接近工作轴力,而下层锚索的拉力未能得到充分发挥。在钢支撑区段,地下连续墙体变形呈现刚性移动特点,钢支撑在预加轴力后经历了应力松弛然后轴力不断增长的过程,具有明显的时空效应。盾构井段角撑轴力变化比较平缓,波动幅度不大,结构空间效应明显。两种支撑体系均能满足围护结构变形控制指标要求。     

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.     

杭州地铁青年路站深基坑监测分析

以杭州市地铁5号线青年路车站深基坑为背景,对开挖过程中地表沉降、地下连续墙和土体深层水平位移、内支撑轴力等监测数据进行分析。研究结果表明:基坑开挖引起的地表沉降具有明显的时空效应,且大部分监测点的累计沉降值超过报警值,需提高施工水平控制其沉降;基坑测斜数据在一定程度上可以反映局部土质好坏情况,土体深层水平位移与墙体深层水平位移密切相关,土体深层水平位移在一定程度上可以反映墙体深层水平位移;要提高轴力的监测频率,防止第一道支撑受拉过大与地下连续墙脱开,另外,支撑设计偏于保守,后续设计有待优化。