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。     

岩质基坑开挖对下方既有隧道变形影响分析

随着西部城市建设的发展,不可避免的出现在既有隧道上方进行基坑开挖施工的问题。由于岩体的开挖卸荷作用,基坑开挖对下方既有地铁隧道衬砌造成影响。本文结合重庆某综合交通换乘枢纽工程的岩质基坑施工全过程,采用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖进行模拟,结合实际工程监测,研究岩质地基条件下,基坑开挖对下方既有隧道的变形影响规律。结果表明:数值模拟可以实现施工全过程的动态开挖模拟,实际监测值与数值模拟趋势一致;岩质基坑开挖过程中,基坑开挖中心受岩体卸荷影响,衬砌位移更大,并对基坑边界处衬砌可能产生裂缝进行了初步探讨。     

既有隧道在上覆基坑卸荷下的形变响应简化算法

基坑开挖将打破土体原有应力场,对下卧隧道产生不利影响。鉴于此,提出一计算既有隧道在上覆基坑卸荷影响下的形变响应简化计算法。首先,利用搁置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁来模拟既有隧道,分析中,采用可考虑隧道埋深影响的地基反力系数;其次,借助于Mindlin解给出基坑开挖所引起的隧道轴线位置处的土体自由位移;然后,再结合隧道-地基土的位移耦合条件建立起隧道的变形控制方程;最后,通过有限差分法给出基坑开挖引起的下卧既有隧道的纵向响应解答。通过与三维有限元和既有理论解的对比验证了所提方法的准确性和适用性。接着对不同因素对隧道形变响应的影响做了参数分析,包括:隧道埋深、基坑-隧道相对空间位置、基坑开挖深度、基坑几何形状、隧道-地基土的相对刚度等。在此基础之上,进一步提出下卧隧道在上覆基坑开挖卸荷影响下的最大竖向位移简化预测公式。上述研究结论可为类似工程提供一定理论支持。     

基坑开挖对既有地铁隧道影响的实测及数值分析

近几年随着大城市地下空间的快速开发,对中心城区地下空间的基坑设计不仅要关注基坑本身的安全问题,更需要关注基坑工程对周围建（构）筑物的影响问题。因此,需将基坑工程和环境作为一个整体来考虑设计。在总结地铁工程控制标准与保护技术的基础上,以广州某临近既有地铁隧道的深基坑开挖为案例,通过数值模拟和隧道实测手段综合分析了基坑开挖对地铁隧道的影响。实测结果表明,基坑开挖期间对于隧道不一定是卸荷影响,有时也会增加隧道围压,这与基坑开挖深度以及隧道与基坑的位置关系有关,也与基坑支护结构施工方法有关,应结合具体力学传递路径来确定是卸荷还是加荷影响。数值计算结果与隧道实测结果比较接近,说明数值建模的边界条件和参数选择是比较符合实际工况,本文成果可为类似工程优化设计和施工提供有益的参考和借鉴。     

双线隧道对近接桩基影响的模型试验研究综述

隧道的开挖卸荷会引起周围土体扰动变形,导致近接既有桩基础产生附加变形和内力,影响上部建（构）筑物的安全使用,研究盾构隧道对既有桩基的影响具有十分重要的意义。文中从隧道模型、桩基模型、试验土体材料、试验条件、研究内容等方面对现有的双线隧道模型试验研究成果进行归纳和总结。在此基础上提出进一步的研究思路和研究方向,为后续模型试验研究提供参考。     

软土的卸荷模量

软土的室内应力路径试验研究表明，软土的卸荷模量不仅取决于土的物理性质，而且还和所经历的应力路径密切相关。本文根据大量的应力路径试验，特别是模拟基坑开挖和软土隧道施工过程中的应力路径，研究了上海地区的几种典型软土的卸荷变形模量与应力路径的关系表达式。对基坑开挖及支护结构设计计算、软土隧道施工研究及其它需要准确确定软土的卸荷模量的岩土工程问题的研究均有较大的实用价值     

深大基坑开挖对桩基的影响及其检测技术问题研究

深大基坑开挖卸荷导致土体回弹隆起,对坑底桩基形成不可忽视的影响。目前采用的地表试桩测试技术,桩基工作条件与基坑开挖到坑底时的工程桩具有明显不同。结合软土深大基坑工程实例,分析土体开挖卸荷对坑底工程桩的影响,并根据桩基承载力与承载性状等的变化,初步探讨了静载试验、自平衡试验、钻芯法试验以及钻芯孔内摄像等桩基检测方法在基坑开挖影响的桩基承载性状测试中的应用,获得了开挖卸荷条件下的单桩承载力特性、桩位偏移以及拉断上拔破坏等缺陷评估方法。     

基坑开挖卸荷-加载对下覆盾构隧道影响研究

为研究基坑开挖卸荷-加载过程对下覆盾构隧道的影响,以北京某近地铁建设项目为例,利用MIDAS GTS NX建立了地层-盾构隧道-基坑三维数值分析模型,并对其工程地质特征、岩土参数、基坑支护方式等进行了数值模拟试验。根据模型的计算结果,分析了在基坑开挖卸荷-加载施工过程中,基坑底部距隧道中心线距离与隧道直径的比值k对盾构隧道位移和应力的分布规律。计算结果表明：基坑开挖卸荷-加载施工对下覆盾构隧道的应力影响很小,对下覆盾构隧道顶部的变形影响较大,改变基坑底部到下覆盾构隧道水平轴线的距离,可以有效地减缓施工过程盾构隧道地变形,且当k值在4.0～4.5范围内基坑施工对隧道位移几乎没有影响。     

软土地下工程与深基坑研究进展

针对当前国内外软土地下工程研究现状进行系统概括和评述,重点探讨深基坑和盾构隧道两种典型地下工程涉及的关键土工问题。其一是复杂地质及环境条件下软土基坑工程的分析方法与新技术,包括基坑围护结构受力分析、基坑抗隆起稳定性分析、渗流对基坑稳定性的影响、深基坑工程中的冗余度问题、软土基坑工程的新技术;其二是软土隧道工程的稳定与变形问题,包括隧道开挖面稳定性分析、渗流对隧道开挖面稳定性的影响、隧道纵向不均匀沉降与长期沉降、隧道地震响应分析与动力模型试验;最后是软土地下工程施工的环境土工效应,包括基坑开挖引起的土体变形、隧道开挖引起的土体变形、地下工程开挖对周围环境的影响。     

深基坑开挖对邻近软土隧道的影响分析

随着地下空间综合利用的迅速发展,越来越多基坑工程紧邻隧道进行建设,基坑开挖将必然会对邻近隧道产生一定的影响。因此,在保证既有隧道安全的前提下建设新的基坑工程已成为众多学者关注的重要课题。以某邻近既有隧道的基坑工程为背景,采用有限元软件MIDAS建立三维数值模型,分析基坑开挖对邻近软土隧道的影响。研究表明,基坑开挖会引起邻近隧道发生一定的水平位移和竖向位移,其中竖向位移为主要位移。在设计和施工中,应考虑减少基坑开挖卸荷对周边土体的影响。研究成果可为类似工程的设计和施工提供一定的参考和借鉴。     

深层开挖条件下自平衡试桩法上段桩承载力损失简化计算方法

针对在深层开挖条件下进行自平衡法试桩时,通过采取有效措施消除开挖段的侧摩阻力影响后,由于深层覆土开挖卸荷导致工程桩桩周土体围压减小,从而导致荷载箱上段桩抗拔承载力降低这一问题,通过借鉴目前在抗拔桩方面已有的相关分析方法、负摩阻力、基底附加应力以及相关土力学基础理论,提出了基于 Mindlin 解的简化分析方法以及负摩阻力-附加应力法两种简化分析方法,并以北京某地铁车站中间柱下桩为例,分别估算深层开挖土体卸荷引起的上段桩承载力的损失值。两种方法所得出的估算值存在较大差异,对其原因进行了初步分析。两种简化分析方法的合理性及准确性还有待于进一步完善和实践验证。     

穿越沈阳站既有站房地下通道施工技术

沈阳站既有东站房下穿地下通道,工程采用MIDAS有限元分析软件建立托换体系三维实体模型,模拟分析既有桩基上部柱荷载传递至托换体系的变形,并对因通道开挖造成基坑底部土体应力卸载从而引起地铁结构整体产生向上位移进行了模拟分析。施工中通过设置托换体系,即设置托换桩及托换梁、板结构,分层盖挖土方和分段施工通道主体结构等施工措施,确保了下部地铁运营安全,为类似工程施工提供借鉴。     

隧道-基坑多重开挖对既有桩影响的参数分析

隧道和基坑作为两种不同的开挖形式,是目前常见的城市地下工程。随着城市地下空间利用率的提高,既有桩周围存在隧道和基坑依次开挖的工况越来越普遍。从隧道-桩-基坑三者相对位置的角度出发,以“先隧道后基坑”开挖顺序为例,采用ABAQUS建立数值模型开展参数分析,并与相关试验结果进行对比,结果表明:Z₀/L_p对既有桩基附加沉降、水平位移和弯矩均呈现先增后减的变化规律,桩身轴力在Z₀/L_p不同时表现的响应模式不同。H/D或d/H_e越大,桩基附加沉降越小并趋于稳定;最大桩身水平位移的位置随H/D的增大由桩端逐渐上移至桩身中部,但基本不受d/H_e的影响;桩身弯矩随着水平间距的增大先递减后递增并趋于稳定。研究结果可为实际工程设计和施工提供参考。     

桩基础对城市地下空间利用的影响及对策探析

随着国家经济的快速发展、科学技术的不断进步以及城市用地的压力,地下空间的综合利用现在已成为城市发展的主流,并将作为可持续发展的方向。由于桩基础具有一系列显著的优势而广泛运用于高层建筑和高架桥,然而,最先建造的构筑物的桩基础必定占据了有限的地下空间资源,并且其深度长短不一,缺乏规划,限制了后续地下空间的综合利用,这就造成了构筑物桩基础与地下空间综合利用之间的矛盾。本文通过分析桩基础对地下空间开挖的影响分析,寻找解决问题的相应对策,最大程度减少桩基础对地下空间带来的不利影响,实现地下空间的可持续发展。     

深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力性状研究

通过对基坑工程坑底工程桩桩顶位移与桩身轴力的实测结果进行分析总结,发现坑底工程桩在基坑开挖后,由于土体卸荷回弹产生较大的桩顶位移与拉力。为研究深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力变化特性,采用有限元分析软件ABAQUS,建立二维轴对称模型,对不同桩长、桩距、开挖深度与开挖半径对坑底抗拔单桩承载力的影响进行了分析。研究结果表明,桩长和桩径可以显著影响开挖后抗拔桩承载特性,可以通过增加桩长与桩径提高抗拔单桩承载力;开挖深度和开挖宽度共同影响坑底抗拔单桩承载力,主要影响基坑开挖后桩体受力特性,对单桩承载力影响较小。因此,当基坑开挖宽度和开挖深度确定后,合理的选择桩长与桩径十分必要。     

基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响分析

针对无锡市某下穿高架桥的地下通道基坑工程,采用弹塑性有限元方法模拟无支撑基坑开挖对邻近高架基础的影响,分析了不同加固方案对控制桥梁桩基变形的作用.结果表明,由开挖引起的高架桩基附加位移较小,所采取的加固措施有效控制了该基坑的变形,降低了对邻近高架基础的影响.     

上海世博500kV地下变电站超深抗拔桩的设计与分析

上海世博500kV大容量全地下变电站地下建筑直径(外径)为130m,地下结构埋置深度34m,正常使用阶段采用桩端深度达82.3m的钻孔灌注桩作为抗拔基础。与浅埋的地下工程相比,该深埋地下结构抗拔桩设计面临的特殊问题是如何反映如此大体量深层地下开挖卸荷对抗拔桩承载特性的影响,主要表现在:深埋地下结构抗拔桩地面试桩开挖段侧摩阻力的扣除;开挖卸荷后桩周土体围压减小对桩基承载力削弱的影响;开挖卸荷基底隆起对桩产生的预拉力。介绍了上海世博500kV地下变电站工程超深抗拔桩的设计,采用现场试验与有限元方法针对上述深层开挖带来的特殊问题进行初步的研究与探讨。理论分析表明,深层开挖对抗拔桩承载性能产生了显著的影响,承载力发生较大削弱且产生较大的预拉力。该抗拔桩的设计采取了相应的对策。     

开挖条件下非均质地基中被动群桩水平反应分析

地下工程开挖包括基坑开挖、隧道开挖等,邻近建筑物的桩基因开挖引起的土体位移会产生弯矩和变形。基于两阶段分析方法,考虑土体的非线性,采用Winkler地基模型模拟被动单桩桩土之间的相互作用,运用有限差分法进行求解以考虑地基土的分层特性,并基于简化Mindlin方程考虑群桩的桩–桩相互影响,计算被动群桩的遮拦效应,从而得到开挖条件下被动群桩水平反应的简化分析方法。最后将基于两阶段分析方法的差分解法与边界元解、现场实测结果、离心机实验结果等进行对比,验证了该方法的合理性及实用性。