土岩复合地层条件下基坑开挖变形规律研究

为研究土岩复合地层条件下基坑开挖阶段围护墙体变形、地表沉降及支撑轴力的变化规律,以某在建工程为例,结合现场监测数据进行统计分析,结果表明：围护墙体变形、地表沉降和支撑轴力之间的变化存在密切联系。由于支撑的作用,在浅层土体开挖阶段,不会导致围护结构及地表产生较大的变形,随着基坑向下开挖,围护墙体向内的水平位移最大值也在逐步下移,最大位移点基本产生于底板附近,墙体变形的同时支撑轴力与地表沉降值也在逐渐增大;基坑土体开挖后及时架设支撑及浇筑底板,尽量避免基坑暴露时间过长,能够有效控制墙体变形及轴力的增加,对于较复杂的复合地层基坑开挖,需协调好土方开挖、架设支撑和底板浇筑之间的关系。     

基于开挖施工进程的软土基坑变形监测规律研究

以上海五坊园三期基坑工程为背景,对基坑开挖过程中对围护墙水平位移、墙顶沉降、立柱隆沉、支撑轴力和地下管线沉降等的变化规律进行了追踪监测,分析了基坑不同开挖阶段对应的环境效应。结果表明,基坑开挖对周边环境影响具有明显的空间效应和时间效应;围护墙体变形、土体沉降以及地下管线沉降主要发生在深层土体的开挖阶段,混凝土底板浇筑后变形趋于稳定。本工程施工过程中的信息化控制有效地保护了基坑周边环境。     

软土地层深基坑开挖响应实测研究

苏州市轨道交通洞庭湖路站基坑位于昆山市交通主干线前进东路上,开挖区域内存在深厚淤泥质软土层,实时掌握开挖引起的围护结构及地层响应,对于保证该基坑施工及地下管线安全极为重要。根据地质、水文及周围环境条件制定基坑施工监测方案,分析开挖全过程的围护结构及地表沉降监测数据,得出结论：(1)基坑开挖引起的围护墙身水平位移呈“梭”形,最大水平位移量值伴随开挖逐渐增大,最大水平位移位置则逐渐向下部转移;(2)围护墙顶逐渐产生向上的竖向位移(墙体抬升),同时产生大致外倾且对称的水平变位;(3)围护墙身、墙顶的变位特征则进一步引起围护墙上部支撑轴力的释放,以及下部支撑轴力的增大;(4)基坑开挖引起的地表沉降横断面曲线呈“双碗”形,施工中应重点关注“双碗”范围内的地下管线响应。     

不同开挖顺序下软土深基坑受力与变形对比分析

结合基坑工程施工,运用有限元分析方法,对两端向中间开挖与中间向两端开挖两种开挖顺序下,地连墙水平位移、周边地表沉降及地连墙弯矩的计算结果进行了对比分析。分析结果表明:两种开挖顺序下,基坑周边地表沉降最大值出现在基坑外侧10～15 m范围,且开挖深度越大,基坑外土体沉降影响范围越大,影响距离超过50 m。墙体水平位移的最大值则在基坑深度中间位置,且其呈现出两端小、中间大的抛物线形分布。计算结果显示两种开挖顺序下基坑位移量相差很小,即两种开挖顺序对周边环境的影响程度基本相同;而两种顺序开挖产生的墙体弯矩值相差较大,对围护结构强度有重要影响。     

上海地区超深基坑工程地下连续墙的变形特性

本文建立了上海地区58个开挖深度19m以上超深基坑工程数据库,对围护墙体水平位移特性进行了以下几方面的统计分析:归一化最大水平位移值的特征、最大水平位移位置的特征、软土层厚度对变形的影响、墙趾土层对围护墙体变形的影响等,得到了上海地区超深基坑围护墙体一般变形规律和变形控制要点,可以用于超深基坑的设计优化和进行变形估算。另外,通过对超深基坑支护体系系统刚度的研究,建立了墙趾进入硬土层基坑的变形比与支撑竖向间距和围护墙厚度的关系式,可以根据基坑围护的变形比要求进行支撑配置和围护墙厚度的初步选定。     

软土地质深大基坑变形的监测规律研究

以上海嘉兴路139地块工程为背景,对基坑开挖过程中围护墙体的水平位移、立柱隆沉和支撑轴力进行监测,并对数据进行了分析,研究了基坑开挖对周边环境的影响。结果表明,基坑开挖对周边的环境具有明显的时间效应和空间效应,围护墙体变形、土体沉降、支撑轴力均随开挖的进行出现一定的规律变化。总结的经验对保护周边环境、保障基坑施工的安全有一定的借鉴作用。     

基坑坑底施工阶段围护墙变形监测分析

 控制基坑变形已成为深基坑工程中的核心问题，而坑底开挖施工阶段围护墙体的变形在基坑开挖施工中占有相当的比重。结合上海轨道交通某在建地铁车站基坑开挖时的变形监测数据及跟踪工况，对不同坑底土体暴露时间所对应的围护墙体变形情况进行了对比分析。分析结果表明，坑底土体暴露时间对土体暴露期间及整个坑底施工阶段的基坑变形有着显著影响，随着坑底土体暴露时间的延长，坑底施工阶段墙体变形量可达总变形的30%，缩短土体暴露时间是控制坑底施工阶段围护墙变形的关键。同时，素混凝土垫层对围护墙体变形具有一定的支撑效应，在一定程度上能起到类似结构底板的作用。施工中应尽快完成混凝土垫层的浇筑工作，尽早发挥垫层对围护墙体的支撑作用。另外，垫层对墙体的支撑效果与其自身的平直度等因素有很大关系，破坏垫层的整体性，则会削弱其对围护墙体的支撑作用。提出对坑底施工阶段基坑变形的控制措施，尽可能缩短坑底土体暴露时间及整个坑底阶段的施工时间，提高垫层的整体性，加快底板施工，尽早形成底板混凝土对围护墙体的支撑作用，从而控制开挖阶段的基坑变形，对其他深基坑工程具有一定的参考价值。     

基坑开挖引起的周边土体三维位移场的简化分析

虽然不少经验方法可以用来计算基坑开挖引起的地表沉降以及围护墙水平位移,但是目前基坑开挖引起的地表以下土体位移场的预测缺乏简单的计算方法,而主要依赖于有限单元法。有限元分析中如何选用合理的参数来准确计算开挖引起的土体位移一直是个难题。在有限单元法的基础上,考虑土体小应变特性,基于芝加哥地区实际基坑工程的实测数据,通过反分析方法确定了能够准确计算基坑开挖引起的土体位移的合理计算参数。利用这些参数较为准确地计算了基坑开挖引起的土体位移,总结了基坑周边土体三维位移场的衰减规律,并由统一表达式来表示,同时结合围护墙水平变形与墙后地表沉降的经验公式,通过二次拟合提出了基坑周边土体三维位移场的简化计算方法。通过与有限元计算结果以及实测结果的对比,验证了该方法的合理性。     

黏性隔水层基坑突涌机制的离心模型试验

 针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明：随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变形的曲率变大并在坑底中央逐渐产生裂隙破坏;墙体被动侧土体抗力逐渐减小,围护墙弯矩和水平位移逐渐变大;围护墙后土体内形成竖向裂纹,基坑发生踢脚破坏。考虑土体强度的基坑抗突涌稳定性分析,宜将土体黏聚力折减来反映土体与围护结构接触缺陷、隔水层裂隙发育以及受到地下水软化等不利因素的影响。     

SMW围护结构用于地铁车站深基坑变形实测分析

依托南京地铁1号线某基坑工程,实测分析了围护结构深层土体水平位移、钢支撑轴力、周边地表沉降等随土方开挖、支撑设置等因素变化的规律。实测结果分析表明,围护墙最大位移位置随着开挖的进行逐渐下移,但基本在基坑开挖面以上,位于基坑深度约3/4处;基坑开挖深度较浅时,支撑轴力基本维持不变或变化缓慢,随着土方开挖,相应位置处钢支撑轴力也随之增大,垫层浇筑完成后,支撑轴力基本趋于平稳;周边地表沉降具有较明显的沉降快速发展阶段、缓慢下沉阶段和逐渐稳定3个阶段,在基坑垫层尤其是底板浇筑后,周边地表沉降趋于稳定,其变化规律和围护结构水平位移、支撑轴力变化趋势相同。     

软土地基临江特大型相邻深基坑同期施工监测分析

 结合软土地基临江两相邻深基坑施工监测数据,分析两基坑同期开挖过程中邻近位置围护墙变形、支撑轴力和立柱沉降受到的影响,分析结果表明：相邻位置中部的围护墙变形呈增大趋势,角部及远离相邻位置的围护墙变形受邻近基坑影响较小;相邻基坑开挖对邻近位置的围护墙顶竖向位移影响较大,基坑距离越小,相邻位置围护墙顶水平位移越大;邻近基坑处支撑轴力达峰值后呈变小趋势,立柱竖向位移值呈加大趋势;与已有理论对比发现基坑相邻位置围护结构变形不同于独立基坑开挖的情况。     

基坑开挖对地下管线工作性状影响的数值分析

为研究基坑开挖对于地下管线工作性状的影响,进而为管道安全评估与防护提供参考依据,利用Plaxis 3D Tunnel 建立基坑开挖中的土体与地下管线相互作用的有限元模拟模型。对土体采用Hardening-Soil 模型,对管线及基坑支护结构与土之间均采用接触面单元,对不同管道数量和位置以及施工步骤、基坑尺寸对地下管线水平位移、竖向位移和内力的影响进行了大量的参数分析。结果表明在基坑支护结构、管线与土体相互作用下,墙背管线位移随基坑尺寸增大而增大,但其分布形态不变;管道距离地下连续墙越近,管道的位移则越大,而地面位移越小;管道数量越多,管道位移与墙背土体位移均越小;管线内力与变形与基坑开挖特性参数之间的关系是非线性的。     

Protection of cement-soil reinforced regions for adjacent running tunnels during pit excavation

In pit excavation,cement is introduced into ground by deep mixing method to form an improved soil raft below final formation level to diminish deflection of retaining wall and effect on surrounding structure.Owning to complicated site conditions and improper workmanship,there are always some regions left untreated in the embedded improved soil raft.In this work,Several schemes of cement-soil mixed piles arrangement are modeled in order to discuss the effect of different cement-soil reinforced regions on protection for adjacent running tunnels.Finite element results show that:when lateral regions above tunnels are not enhanced by cement-soil mixed piles,effect of enlarging vertical enhanced regions around tunnels on diminishing lateral displacement of tunnel is really small;enhancing the lateral regions next to retaining wall is more effective in reducing the deflection of tunnel and retaining wall;uplifting of tunnel under the middle pit mainly depends on lateral reinforced regions and lateral displacements of retaining wall;as cement-soil mixed piles near retaining wall in east pit are removed during east pit excavation,effect of cement-soil mixed piles in east pit on reducing the final wall deflection can be neglected;upward shaft resistances are exerted along left side of diaphragm wall during excavation,which helps to reduce the wall deflection;positive effect of single-head cement-soil mixed piles in east pit is to decreasing the uplifting of soil inside east pit.Double-head cement-soil mixed piles arranged in"T"shape decrease the effect of east pit excavation on tunnels under middle pit apparently.     

地铁“先隧后站”车站基坑施工力学效应分析

为了解“先隧后站”法先期隧道施工产生的土体扰动对后期地铁车站基坑开挖的影响规律,以厦门地铁2号线高林站工程为依托,根据工程经验考虑4种地层损失率η,通过数值模拟先盾构隧道后明挖法扩建地铁车站基坑开挖过程,研究基坑开挖破除隧道前后基坑变形及围护墙内力变化规律。计算结果表明:地表沉降和墙体侧移及内力分布规律基本不变,但极值存在一定变化;对于地表沉降极值η为0.5%、1%和2%时的比无隧道时(η=0)分别增大15.8%、12.6%和10.7%;对于围护墙侧移,η从0.5%增至2%,极值增幅约4.1%;先期盾构隧道施工力学效应不利于后期基坑开挖。为克服这种不利效应,现场提出了一套基坑土方开挖及管片拆除的施工方案,实践表明采取的方案可靠,基坑安全稳定。     

柔性挡土结构空间土压力性状的三维有限元分析

为了研究基坑开挖对柔性挡土结构土压力空间分布规律的影响,进而为基坑的设计与安全防护提供相应依据,用ABAQUS建立基坑开挖的有限元模型,分析基坑开挖对挡土结构“单片墙”空间土压力的影响。考虑了不同刚度、有无支撑、不同开挖深度对挡土墙不同部位的土压力分布和挡土墙位移的影响,并将挡土结构三维土压力分布规律与二维数据进行了对比,验证了三维有限元模拟的必要性,对比了加支撑与否对基坑土压力空间分布的影响。结果表明:“单片墙”主动区土压力呈马鞍状分布,挡土结构后部土体的影响范围和下部土体的影响范围都约为2倍开挖深度;支撑结构极大地限制了墙后土体危险区域的范围,但是对墙下土体的限制作用并不是很明显。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

内撑式深基坑承压水抗突涌稳定数值模拟技术

承压水作用下,内撑式深基坑的突涌稳定状态与围护墙水平位移、土压力分布及坑底回弹变形等因素密切相关。建立了深基坑突涌稳定的数值分析模型,分析不同承压水位作用下的坑底突涌破坏机制、稳定性及相应的基坑变形性状,并与已有分析方法作对比。分析结果表明,承压水作用下,基坑围护墙内侧隔水层表面剪切应变最大,是突涌破坏的最危险位置。随着坑底承压水位的升高,隔水层内的剪切应变增量逐渐变大并向下部土层发展,最终在隔水层与承压含水层界面处产生楔裂破坏,隔水层整体顶升破坏。同时,基坑变形状态表现为,围护墙弯矩和水平位移逐渐增大,被动侧土压力逐渐减小,最终围护墙发生踢脚破坏,坑底土体大量隆起回弹。相对于压力平衡法和均质连续梁板法等理论方法,数值分析方法可以分析坑底土体的突涌渐进发展过程,较好地反应内撑式基坑抗突涌稳定性与围护墙及土体变形性状的相互影响,计算结果更为符合工程实际。     

坑中坑式基坑工程内外坑围护结构变形相互影响研究

在大量数据调研的基础上,对内外坑开挖深度、插入比对内外坑围护结构水平位移和竖向位移的影响进行了分析。结果表明:外坑开挖完成后外坑围护结构的变形已基本达到稳定值,内坑开挖对外坑围护结构变形的影响较小;内墙插入比对内坑围护结构侧向变形以及外墙插入比对外坑围护结构侧向变形均有较大的影响,均随插入比的增加而减小;内墙插入比对外坑围护结构侧向变形以及外墙插入比对内坑围护结构侧向变形的影响均不大。内外坑坑底的最大竖向位移受外墙插入比的影响也比较小。     

基于HSS模型的上海地铁深基坑开挖变形分析

为研究上海软土地区地铁深基坑开挖的变形性状,选取上海地区一典型软土地铁深基坑,基于土体小应变硬化模型(HSS模型)和相应的模型参数,采用PLAXIS 3D软件对该基坑的开挖过程进行了三维有限元数值模拟,并结合现场监测的数据对基坑围护结构的侧移和坑外地表沉降进行了对比。结果表明:使用HSS模型和合适的模型参数可以有效地模拟基坑开挖过程中的变形性状,实测结果与有限元分析结果相吻合,具有很好的工程实用价值; 该上海地铁深基坑的最大地表沉降与围护结构最大侧移间的关系符合上海地区最大地表沉降与围护结构最大侧移间的统计关系; 围护结构的最大侧移深度发生在基坑的开挖面处; 长窄型地铁深基坑仍存在较明显的空间效应,基坑长边中部的变形大于基坑角部,在长窄型基坑的设计和施工中应采取针对性措施。