非对称荷载涉水深基坑开挖全过程分析

随着城市的快速发展,地下空间的开发和利用使得深基坑工程施工全过程中的变形和稳定性问题越来越突出,以受到工程建设者的高度关注。通过数值模拟分析非对称荷载涉水深基坑开挖全过程中土体及支护结构变形,分析结果显示：（1）坑外水位变化不大时,随着基坑的开挖,地下连续墙的作用不断发挥,基坑外侧土体变形受基坑开挖影响较小,而基坑内侧土体由于受到开挖卸荷的影响,土体竖向变形量不断减小且有向上隆起的趋势。（2）坑外水位变化不大时,随着基坑的开挖,基坑左、右两侧地下连续墙上的最大位移逐渐增大且均指向基坑内侧,墙的支护作用逐渐发挥,且随着基坑的开挖,地下连续墙逐渐处于悬臂状态,最大位移均处于墙顶。（3）受基坑两侧非对称荷载的影响,同一工况下右侧荷载（大荷载）作用下地下连续墙上最大位移均大于左侧（小荷载）且同一工况及同一深度下右侧荷载（大荷载）作用下地下连续墙上位移均大于左侧（小荷载）。因此,实际工程设计和施工过程中不应忽视基坑两侧非对称荷载带来的支护结构上差异变形的影响。上述分析可对深基坑工程设计和施工提供一些借鉴和参考。     

基于等效原理的型钢水泥土搅拌墙在堤坝排水管沟漕基坑开挖支护中的应用

针对沿河流中被填土隔断的堤坝走向布置的市政排水管沟漕基坑开挖支护问题，提出采用型钢水泥土搅拌墙支护方案。为解决按单排柱列式排列组成的内插型钢水泥土搅拌桩等效成型钢水泥土搅拌墙的计算理论问题，以及堤坝两侧的河水水压力对基坑稳定影响问题。根据相应的基坑设计规范，假设型钢水泥土搅拌桩墙是弹性材料，借助等效原理，使用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳＮＸ数值模拟软件将河水水压力和等效原理结合起来，建立型钢水泥土搅拌墙在堤坝排水管沟漕基坑开挖支护中应用的数值模型进行基于强度折减法的稳定性分析和变形计算，利用最小安全系数、现场监测数据、监测报警值和最大基坑计算变形限制值进行基坑稳定的判别。     

深基坑开挖对临近既有地铁隧道的影响分析与对策

结合上海宝庆路临近地铁7号线某深基坑工程的设计方案,利用数值模拟的方法动态预测深基坑开挖对临近既有地铁隧道的影响,并对地铁保护方案进行模拟对比分析;为防止地下连续墙开挖造成过大的位移,预先采用三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固,并对坑底加固强度进行对比分析,发现对基坑底部土体进行加固可有效抑制临近隧道的变形,但应注意选择最优化的加固强度。更多还原     

复合桩墙支护结构工作性状数值模拟研究

以郑州某基坑为例,运用ANSYS有限元分析软件,对深基坑复合桩墙支护结构的工作性状进行了三维有限元数值模拟,结果表明:水泥土搅拌桩墙的水平位移与基坑开挖深度有关,坑深较小时顶部位移最大,开挖超过某一深度后其位移曲线线型变为上部前凸或中间鼓肚;水泥土搅拌桩墙背主动土压力介于静止土压力和朗肯极限主动土压力之间;水泥土搅拌桩墙开挖面以上部分坑内侧受拉,开挖面以下部分坑外侧受拉.     

深基坑地下连续墙施工期变形特性分析——以武汉光谷广场地铁站施工为例

为了探索施工期深基坑的变形特性,结合武汉市地铁光谷广场站深基坑工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件,考虑基坑的实际施工开挖步序,对深基坑工程地下连续墙在相应支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟,得到了采用地下连续墙支护结构的基坑开挖至不同深度时的变形场.根据变形场,分析得出了基坑各部位的变形特性,及最大水平、沉降变形量.通过对比分析发现,数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合,说明数值模拟分析结果对深基坑施工具有一定的指导意义,支护结构设计参数能够满足施工要求,可为其他类似基坑工程支护参数的选取提供参考.     

地下连续墙支撑开挖监测及数值模拟

地下连续墙是保持深基坑开挖稳定性的重要技术之一,在地下连续墙基坑开挖过程中如何确保结构的稳定是岩土工程界十分关注的问题。以南京市区某基坑项目为例,通过测斜仪分析开挖过程中地下连续墙的变形趋势,采用数值软件对基坑开挖进行模拟,对比分析莫尔-库仑本构(M-C)模型和硬化土体模型(HS)的计算结果与实测结果之间的差异。结果表明,M-C模型会高估地连墙体底部的水平运动,而HS模型会低估地墙底部位移,但因HS模型计算的位移和实际测量位移之间的强相关性,因此数值模拟方法建议采用硬化土体模型(HS)进行建模,可以用来作为基坑开挖地连墙的初步变形趋势判断。     

深基坑地下连续墙施工期变形特性分析

为了探索施工期深基坑的变形特性，结合武汉市地铁光谷广场站深基坑工程实际，采用FLAC3D数值模拟软件，考虑基坑的实际施工开挖步序，对深基坑工程地下连续墙在相应支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟，得到了采用地下连续墙支护结构的基坑开挖至不同深度时的变形场。根据变形场，分析得出了基坑各部位的变形特性，及最大水平、沉降变形量。通过对比分析发现，数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合，说明数值模拟分析结果对深基坑施工具有一定的指导意义，支护结构设计参数能够满足施工要求，可为其他类似基坑工程支护参数的选取提供参考。     

双排格形地下连续墙的空间变形三维有限元分析

双排格形地下连续墙作为基坑工程的一种新型自立式支护结构,不仅可以发挥地连墙的作用,还有着墙体刚度大、抗渗性好、无需安装内支撑的优点。本文以某深基坑工程为例,采用有限单元法模拟基坑开挖与降水,重点分析双排格形地下连续墙的空间变形特性。     

复杂边界条件下富水深基坑变形控制研究

城市地铁的迅速发展,车站基坑工程的安全性愈发受到重视。为研究在地下水丰富、周边环境复杂的工况下基坑不同支护方案的安全性,为类似工程设计施工提供指导及参考,运用三维有限差分计算软件FLAC3D对基坑工程施工过程进行数值模拟,对基坑开挖过程中支护结构的水平位移、建筑不均匀沉降及管廊竖向位移进行研究。结果表明:采用钻孔灌注桩(Φ800 mm@1 500 mm)+内支撑及桩间旋喷形式,基坑围护桩水平变形超过安全允许值,且周边建筑物不均匀沉降较大;若采用地连墙(厚800mm)+内支撑的支护形式可有效控制基坑及周边构筑物的变形,使结构处于安全状态。     

兰州地铁深基坑围护结构选型分析

为了积累兰州地铁车站深基坑设计和施工经验,填补兰州地区地铁深基坑的桩撑支护设计空 白,结合兰州地铁深基坑工程对土钉墙（复合土钉墙）、地下连续墙、排桩预应力锚杆和排桩内支撑四种 围护方案进行对比,选定钻孔灌注桩加钢管内支撑支护方案。根据基坑开挖监测结果发现:随着基坑开 挖深度的增加,各开挖阶段水平位移与深度变化和内支撑及预应力的施加有关,基坑中部圈梁的侧移最 大;围护桩由于下端嵌固,上端被支撑,桩体变形曲线逐渐向“大肚”形变化,最大水平位移产生的位置也 相应下移。桩撑基坑开挖过程中,应减小悬臂阶段持续时间,尽早施工内支撑且适当施加预应力,加快 基础施工进度,防止因土体流变而产生较大的位移。     

超大深基坑开挖对周围环境变形影响及对策分析

为研究超大复杂深基坑施工对邻近环境变形的影响,以河南省郑州市龙湖金融岛项目基坑工程为例,采用全站仪对基坑内支护桩顶、内支撑格构柱及坑外地面进行监测,利用多点位移计对支护桩旁土体进行测斜,通过分析基坑周围环境的位移时空变化特征,探究基坑支护桩、坑外土体及基坑变形的协调性。结果表明：基坑施工过程中,支护结构及周围建筑物沉降变形特征可分为土方开挖、垫层施工、内支撑拆除和垫层完工4个阶段;土方开挖及内支撑拆除阶段,支护桩桩顶、格构柱及邻近地面沉降变形较大,垫层施工对基坑变形具有减弱作用;土方开挖、垫层施工及内支撑拆除阶段,相邻格构柱间不均匀沉降使格构柱变形增大;基坑开挖主要对邻近管廊的沉降变形具有影响,特别是土方开挖前期邻近管廊的变形出现快速增大。针对基坑开挖过程中存在的问题提出了工程技术措施。     

地下连续墙与止水帷幕共同作用下富水砂层深基坑变形性状

研究富水砂层地下连续墙深基坑变形特性对深基坑工程实践具有重要指导意义。以某车站地下连续墙深基坑工程为依托,通过数值模拟和现场实测方法研究降水渗流作用下富水砂层地下连续墙深基坑施工变形性状及其影响因素。研究结果表明:地下连续墙水平位移曲线分布随开挖深度加深由“斜线”形—“弓”形—倒“V”形演变,墙体最大水平位移U_x,max及其位置深度H_x,max与开挖深度h_e符合线性关系,最大水平位移约为(0.048%～0.082%)h_e,其深度位置约为(0.60～1.20)h_e;地表竖向位移曲线分布沿横向水平距离呈凹槽形,沉降槽随开挖深度增加而变宽、加深,沉降变形显著影响区为(1.0~1.5)h_e,距坑边(1/3~1/2)h_e处地表沉降最大;考虑地下连续墙与止水帷幕共同作用的富水砂层深基坑变形与实测结果更为吻合,且帷幕隔水和挡土作用对基坑变形影响显著;地下水位上升、砂层厚度加深均引起墙体水平位移和地表竖向位移增大,当风化砂岩层渗透系数较大时,渗透系数增加对坑外地表竖向位移的影响较墙体水平位移显著,合理的止水帷幕深度及间距参数有利于控制基坑变形和保持稳定性。     

上海某深基坑开挖变形及对环境影响监测研究

结合大量现场实测数据,通过对基坑开挖过程中围护墙体测斜、周边地表沉降以及围护墙顶变形进行了监测。监测结果显示:在开挖过程中围护墙体的整体变形形状呈中间大、两头小,随着基坑开挖深度的不断增加,围护墙体变形不断增大,且变形呈现持续、缓慢的变化态势;周边地表沉降监测点累计垂直变化基本呈现下沉,虽然有部分地表沉降监测点有累计下沉量超出报警值范围而报警的情况发生,但从地表沉降监测点的沉降变化曲线看,沉降呈现持续、缓慢的变化态势,未见突变情况发生,沉降变化曲线较平稳;围护墙顶垂直方向沉降呈现持续、缓慢的变化态势,沉降变化曲线较平稳,水平方向围护墙顶监测点的累计平面位移基本呈现向基坑内侧位移,且各监测点水平位移变化范围在0~+9 mm之间。结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义。     

预留反压土对基坑开挖效应数值分析

针对某基坑开挖工程采用地下连续墙、坑边预留反压土可行性问题,以该工程预留反压土关键设计思路与施工技术安全经济为目标,首先对基坑开挖过程挡土结构位移土压力曲线进行分析,并基于 Midas /GTS 建立了该基坑开挖工程三维相互作用体系有限元模型,对有/无设置反压土两种基坑工况进行非线性数值比对。结果表明,反压土能有效阻止周围土层和基坑基底的位移,并可对地连墙的不均匀沉降位移起到一定的控制作用,减小对冠梁产生附加次生的弯矩及剪力而导致的结构开裂破坏作用。基坑隆起与是否预加反压土关系不大,若所处地质环境良好,适当的采用反压土支护形式,可有效降低挡土结构位移与内力。变化反压土体积( 包括顶宽、高度、坡度) 对地连墙支护结构最大位移反应具有显著影响,当反压土具有适当体积时,地连墙最大位移反应可降低至 5 cm 以下,采用最优反压土体积参数可大幅降低基坑开挖时的支护费用。     

软土基坑双排桩支护结构优化分析

为分析优化软土基坑双排桩支护结构参数,以广州市某软土基坑为背景,采用ＦＬＡＣ３Ｄ对其开挖施工过程进行了数值模拟分析,研究了围护桩排数、排距、桩长、桩刚度等对基坑桩体变形以及地表沉降的影响。数值计算结果表明:当基坑开挖深度较小时,基坑的开挖对软土基坑周边土体位移影响不大,但当基坑开挖深度由５．０ｍ增至７．５ｍ时,基坑围护桩位移则由５ｍｍ快速增长至２４ｍｍ,且其变形模型由“弓形”转换为“前倾形”;随着桩排数、排距、桩长以及桩刚度的增大,桩体位移和地表沉降将逐渐减小,但其减小的幅度会越来越小;当桩排距设置为２ｄ～４ｄ、桩长设置为２４ｍ～３２ｍ、桩刚度设置为０．５ＥＩ～１．０ＥＩ时,双排桩支护结构的性价比最高。     

海域双排钢板桩围堰与明挖基坑变形特性分析

以深圳海滨大道一期Ａ段海底隧道工程为背景,针对海域环境双排钢板桩围堰与明挖基坑在施工过程中的变形控制难题,利用ＰＬＡＸＩＳ数值模拟软件建立有限元模型,通过建立有限元模型,系统的研究了海域双排钢板桩围堰与明挖基坑变形特性及相互影响规律,分析了围堰与基坑距离、基坑内支撑形式及基坑开挖步序等因素对钢板桩围堰变形的影响作用。研究结果表明:基坑开挖将造成围堰较大的水平位移;地连墙最大变形出现在墙体中下部;减小施工平台宽度和增大基坑内支撑刚度等方式可以有效减小钢板桩围堰变形。研究成果可以为类似工程的钢板桩围堰与明挖基坑设计提供参考依据。     

基于时间效应理论的软土深基坑变形分析

由于软土的蠕变特性,在基坑开挖过程中存在着时间效应。以宁波某基坑为工程背景,基于SSC模型并利用PLAXIS有限元软件对深基坑的开挖过程进行了数值模拟,分析了开挖工程中支护结构及基坑自身的变形特点。计算结果表明:基坑开挖时地连墙水平位移、地表沉降及支撑内力均随时间发展而增大,但相比之下,基坑隆起的流变效应不甚明显。其中不同工况对应地连墙水平位移最大值发生位置随开挖深度的增大而下降,而地表沉降最大值基本发生在距坑壁10 m位置,且地表沉降累计最大值与累积施工时间满足多项式函数关系;同时不同工况下地连墙弯矩、剪力随深度变化曲线趋势基本一致并呈“S”形。另外随着支撑结构的施加,地连墙水平位移和地表沉降的增加速率均受到一定限制,因此可通过及时施加支撑的方法抑制支护结构的变形及控制内力的急剧变化。上述结论可对宁波地区基坑开挖的施工提供理论指导,以保障施工过程的安全实施。     

兰州某地铁车站深基坑开挖变形特性及环境影响分析

针对兰州城区工程地质水文条件复杂的问题,为了研究该地区地铁车站深基坑开挖过程中支护结构的变形受力特点和对周边环境的影响,以迎门滩站深基坑工程为典型案例进行分析。该车站基坑所在区段属黄河漫滩区,地铁穿过地层主要为卵石土,水位5～8 m。该基坑围护结构采用钻孔灌注桩+钢管内支撑体系。采用PLAXIS 3D有限元分析软件对该基坑建立三维有限元计算模型,土体本构模型采用土体硬化(HS)模型,依据工程实际开挖工况进行分部开挖计算,根据计算结果对桩撑式支护结构的变形和受力及基坑周边地表和地下管线的变形进行了分析。结果表明:围护桩的变形量、地表沉降量和管线位移量会随着基坑开挖深度的增加有逐渐累积的趋势,但在架设内支撑并施加预应力后,这些变形量的增速会减缓甚至变形量会减小。内支撑施加预应力之后自身轴力会有较大增加,之后基本保持不变,对其他内支撑轴力的影响较小。各变形量均在控制范围之内,满足设计和环境要求,表明该深基坑采用的钻孔灌注桩+钢管内支撑支护体系设计合理。研究成果可为后续黄土地区类似地铁车站深基坑工程建设提供一定的参考依据。     

沿海某机场扩建工程基坑监测分析

基于机场禁飞区改建工程基坑围护结构及周围土体变形监测结果,结合软土基坑的变形规律,对复杂施工环境和施工时间限制条件下的围护墙体变形、坑后土体竖向位移、支撑轴力以及立柱桩隆沉等变化规律的时间和空间效应做了总结。研究表明:围护结构测斜沿深度呈现出先增大后减小的趋势,水位平移最大值位置出现在开挖面附近,且围护结构水平位移具有明显的时空效应;地表沉降出现沉降槽,深层土体开挖引起地表沉降为总沉降的主要部分,底板浇筑有效地抑制了墙后地表沉降;支撑轴力随施工进度而增加,第2道支撑的施加可减少第1道支撑轴力;立柱桩位移为上浮,其大小随着基坑开挖而增大并趋于稳定。研究结果对机场禁飞区改建工程基坑开挖具有一定参考价值。