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。     

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。     

基坑开挖中群桩受力及变形性状的三维有限元分析

通过有限元计算,研究了大面积深基坑开挖对群桩的受力和变形特性的影响。群桩基础的受力及变形性状明显不同于单桩。对于坑底群桩,随着基坑开挖深度增加,桩身轴力随之增加,桩身轴力最大值位置由桩身中上部转移到中部,与单桩的轴力最大值位置(桩身中下部)有一定程度的差别。在同一开挖深度中,距离地下连续墙近的桩身轴力较小,距离基坑中心近的桩身轴力较大。其主要原因是基坑中心处的土体回弹大于基坑边部,相应的桩土位移及桩侧摩阻力发挥程度也较大。由于基坑开挖造成支护结构发生侧向变形,使得靠近支护结构的桩产生弯曲,整体表现为桩身上部变形较大,中下部变形较小。     

船坞基坑开挖对邻近桩基影响的三维数值分析

船坞基坑开挖由于工期和施工场地的限制,吊车桩基与支护结构施工需同步进行,基坑开挖过程中势必使邻近桩基产生附加变形和弯矩。针对此问题,应用有限元分析软件ABAQUS,采用修正剑桥模型,对船坞基坑开挖对邻近桩基影响进行三维有限元分析。得出如下结论:(1)基坑开挖对邻近桩基的影响,随着桩基与基坑的距离增大而减弱,当距离达到2倍开挖深度,基坑开挖对桩基的影响趋于稳定;桩身附加弯矩和变形增长率远远大于开挖深度增长率;(2)支护结构刚度和承台厚度增大,对控制邻近桩基附加变形作用明显,桩基附加位移及弯矩减小;(3)邻近桩基的桩径、桩基刚度越强及桩基桩长越大,桩身附加弯矩越大,附加位移越少,当桩长达到2倍开挖深度后附加位移趋于稳定;(4)随着桩基顶部的约束加强,桩基水平侧移减少,但桩基弯矩却随着约束的加强而增加。     

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。     

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。     

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。     

南京地铁过江隧道中间风井施工监测分析

对南京地铁过江隧道中间风井开挖时的地表沉降、深层土体位移、支撑轴力、地下水位及墙顶水平位移与沉降的监测结果进行分析,并着重对比研究2次管涌期间各监测项目的变化情况,监测结果表明:地表沉降最大值位于距离基坑边0.5倍基坑深度处,开挖对周边影响范围为2倍基坑深度;支撑轴力与开挖工况、温度、降雨和水位有着密切关系;当基坑开挖到0.75倍基坑深度时,沉降明显变大,此时此处冠梁、支撑的截面和刚度对控制基坑变形至关重要,适当增加刚度或截面可以有效减小基坑变形及地表沉降。地下水位反映围护结构止水效果,受工况、降雨和长江水位等影响,有一定滞后性,可通过监测地表沉降初步判断涌砂的来源。     

杭州紫之隧道南口明挖段深基坑监测分析

为了研究深基坑变形与受力特点,采用现场监测的方法对杭州紫之隧道深基坑进行实测,并探讨了基坑围护结构变形、支撑轴力、地表沉降、建筑物沉降及坑外水位的变化规律。实测分析得出:当基坑的开挖深度增大时,地下连续墙的变形由原先向坑内的前倾型曲线慢慢变成折线型;钢筋混凝土和钢支撑轴力的实测值小于报警值,说明当基坑开挖深度增加时,地下连续墙的结构设计比较保守,而提高轴力的监测频率是加强基坑安全施工的可行手段;地表沉降大小与墙体深层水平位移有较大关系;建筑物的沉降值随着基坑开挖深度的增加而增大,沉降值随时间增长呈线性分布;随着基坑开挖深度的增大,地下水位也相应下降。     

基于HSS模型的管廊基坑支护结构受力探究

以某综合管廊基坑为例,基于HSS模型,运用有限元软件,对基坑支护结构受力进行数值模拟,探究综合管廊基坑内力、变形发展规律。研究结果表明：受支撑刚度影响,随开挖深度增加,围护桩整体变形由悬臂式转变为内凸式,桩体最大水平位移位于坑底附近。与HSS模型相比,MC模型计算得到的桩体底部水平位移值偏大,约是前者的1.60倍。地表沉降曲线呈抛物线形分布,最大沉降发生在距基坑10 m左右。MC模型计算出的沉降在坑边产生较大土体隆起。钢板桩于内支撑处产生弯矩突变,位于基坑底面偏上处;2种土体本构模型计算出的弯矩值及分布形式相差不大。当基坑支护有两道内支撑时,第一道支撑轴力先增后减;第二道支撑在安装后,轴力逐步增大,逐渐成为主受力支撑。     

软土基坑开挖对邻近桩基影响的时效分析

由于软土具有较强的流变性,在分析开挖对邻近桩基的影响时应考虑时间效应。使用土体流变本构模型,利用有限元分析了受基坑开挖影响的邻近单桩的受力变形性状。计算结果表明:考虑土体蠕变特性后,桩基的侧移、弯矩均比不考虑土体蠕变时显著增大;基坑开挖结束后,邻近桩的受力变形仍会继续增大,表现出明显的时间效应。通过参数研究,分析了本构模型、应力历史、桩墙距离、开挖速度、降水等对桩基受力变形性状的影响。     

基于MIDAS/GTS对悬臂式支护基坑空间效应的研究

利用MIDAS/GTS有限元软件对不同长宽比和不同开挖工况下悬臂式支护基坑的变形情况进行数值分析,结果表明当基坑长宽比L/B2时,基坑长边全长都存在空间效应;当L/B2时,距基坑角部大于1倍宽度区域内水平位移趋于稳定,其值和二维平面应变结果相近;距基坑坑壁小于1/2倍基坑宽度范围内坑底隆起量随距离增大而增大,大于1/2倍基坑宽度范围内坑底隆起量趋于稳定;基坑开挖深度对基坑空间效应的影响较显著,随开挖深度增加空间效应逐渐增强。     

徐州地铁1号线临河车站基坑的变形特性研究

以徐州市轨道交通1号线为工程背景,针对学院东路站深基坑临河产生的偏压荷载对支护结构变形的作用,采用有限元Madis软件,对其分步开挖进行了数值模拟,侧重分析了对称荷载和偏压荷载下的基坑变形差异,并探讨了临河距离对基坑变形的影响。研究表明:临河引起的偏压荷载不仅会引起基坑最大水平位移的增加,同时存在着向临河侧整体倾覆的趋势,威胁基坑安全,但临河引起的偏压荷载效应仅在基坑开挖深度较大时方能体现。临河越近,基坑两侧水平位移差值随基坑临河距离呈指数变化关系,临河越远(1H),基坑两侧水平位移差值随基坑临河距离变化趋于平缓。     

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。     

排桩锚杆复合土钉作用机制的试验研究与分析

本文结合某基坑工程,采用分布式光纤测量技术配合应力计监测土钉和预应力锚杆的应力分布、轴力变化,研究了基坑开挖过程中土钉和预应力锚杆的应力应变随工况发生变化的规律、注浆效应对土体力学参数及其对基坑潜在滑裂面变化的影响。得出主要结论:在试验条件下,预应力锚杆轴力随开挖深度增加而增加,开挖完成后随时间变化,预应力锚杆轴力逐步减小、土钉轴力逐步增加,锚杆与土钉承载力发挥难以协调,降低了总的安全度;未考虑排桩插入深度对支护的作用,是导致预应力锚杆和土钉轴力较小的原因,排桩复合土钉应考虑排桩的支护作用。通过对排桩预应力锚杆复合土钉支护体系的受力变形分析,提出了该支护设计的建议,对类似工程的设计和施工有着重要的指导意义。     

武汉临江超深基坑施工实测性状研究

以武汉市临江超深基坑天悦星晨工程为背景,通过对基坑开挖过程的理论研究和监测分析,探讨了基坑支护体系受力变形及周边环境沉降规律。研究发现,基坑开挖过程中支护体系和周边环境沉降存在明显的时空效应:位移最大点位于墙身顶点以下而非顶点;无论是位移或者位移变化率都是支护薄弱和基坑边长较大处较大,位移变化率在开挖基坑中上部时明显较开挖下部时大;墙身随深度内力变化曲线基本呈M形,随开挖深度加深,两峰对应深度加深,内力变化率减小;基坑边长较长处及支护薄弱处内力较大,同时内力变化率也较大;坑外沉降随离基坑距离增大先增大后迅速减小;随基坑开挖,沉降速率先增大后减小;内支撑轴力随基坑开挖先迅速增大后缓慢减小。     

双排桩复合土钉支护基坑的工程实例分析

通过一个具体的工程实例,采用数值分析的方法,模拟基坑开挖过程中双排毛竹桩复合土钉支护结构的受力性状,并与实测结果进行了比较,探讨了影响双排桩复合土钉支护基坑侧向变形和体系内力的因素。通过有限元数值分析结果与现场实测数据对比表明,二维有限元数值分析在一定程度上能够反映现场双排桩复合土钉支护基坑开挖的变形和内力分布情况。计算结果表明:土钉中的内力与其位置有较大的相关性,中上部的土钉受力较大,底部的土钉受力较小;各层土钉轴力是在开挖下一层土体时引起的,并且随着开挖进行,土钉的轴力逐渐增大;双排桩的刚度对基坑的侧向位移有较大影响。     

深基坑桩锚支护结构数值模拟与现场实测

利用FLAC3D进行基坑开挖数值模拟,结合桩体钢筋应力与水平位移的现场监测结果,分析了桩锚支护结构桩体受力与变形特征。结果表明:圈梁对桩顶的约束作用明显,在桩顶引起约束横向力与力矩,影响桩体的受力形态;桩身弯矩随着基坑开挖深度的增加而增大,锚杆的位置对桩身弯矩有明显影响;桩身水平位移为两端小中间大,且位移最大值随基坑开挖深度的增加向下发展。     

淤泥软土深基坑有限元模拟计算

当开挖地层范围内存在淤泥软土时,深基坑开挖的变形需要引起重视。对福州某深基坑工程开展有限元模拟,根据计算结果,分析了不同工况下支护结构的变形和受力、周围地表沉降、基坑坑内隆起等分布规律。在淤泥软土深基坑,支撑梁面的标高确定十分重要,合理的布置内支撑梁数量和间距,可显著减小围护结构的最大变形值。结果表明：基坑在不同工况下,随开挖深度的增加,第n+1道支撑梁的变形、轴力明显比第n道支撑梁大;第n+1道支撑梁的剪力比第n道支撑梁小;随着开挖深度加深,基坑坑底的隆起变形值逐渐增大;围护桩的最大位移值和弯矩值随开挖深度增加逐渐增大。施工支撑梁后,桩身最大位移和弯矩位于最下面一道内支撑和坑底的腰腹部位。基坑阳角部位和长跨度边的中间部位的变形最大,基坑的最大隆起变形主要发生基坑中部,距离围护桩越近,隆起变形值越小。     

某地铁深基坑支护体系内力与变形监测结果分析

对某地铁深基坑支护结构内力与变形监测结果进行了分析。监测结果表明 ,施加的锚杆预应力有 10 %～ 2 5 %的损失 ,在开挖过程中锚杆轴力有一定程度的增加 (约 10 %左右 )。钢支撑的轴力随开挖深度的增加而增加 ,轴力大小变化与基坑开挖方式、速度及下层支撑的逐一拆除有关。支护桩体的变形随桩深、支撑条件变化而变化。基坑顶部的水平位移以坑壁中央最大 ,靠端部位移较小。