基坑开挖对邻近地铁隧道位移变化规律分析

以沈阳某基坑开挖工程为例,利用有限元数值模拟方法,对基坑开挖深度及基坑与隧道间距等关键参数进行了分析,结果表明:基坑开挖不超过隧道拱顶埋深时,隧道水平位移较小,竖向出现少量上浮,但开挖超过拱顶埋深时,隧道水平变形急剧增加,拱顶开始出现下沉,随着隧道与基坑距离的增加,基坑开挖引起的隧道最终位移越小。     

基于独立基础保护要求的基坑变形控制标准研究

基坑开挖会引起周围土体位移,从而使周边土体产生附加变形,当基坑周边的建筑需要保护,对场地位移有特殊要求时,需制定严格的基坑变形控制标准。对基坑开挖引起的土体变形规律相关研究成果进行整理,结合相关规范并考虑独立基础的保护要求,通过反分析法建立了基坑变形控制标准,并对基坑允许变形值的影响因素进行了分析。结果表明：随着基坑开挖深度的增加,基坑允许变形值先减小再增加,近似呈抛物线分布;当独立基础埋深超过0.3倍基坑开挖深度时,基坑允许变形值基本不变;随着基坑偏移中轴线距离的增加,基坑允许变形值单调增加,但在0.3倍的基坑长度范围内,基本保持不变,随后快速增加。     

基坑开挖对邻近既有盾构隧道的影响分析

为研究基坑开挖对既有盾构隧道产生的影响,以某已建地铁周边基坑工程为背景,通过数值模拟的方法对开挖过程中隧道的位移和膨胀变形进行研究,并与现场监测数据进行了对比分析。结果表明:基坑开挖时,两平行隧道中距离基坑较近隧道的位移变形量大于较远隧道的位移变形量; 同一隧道同一监测线上距离基坑越近隧道监测点位移总变形量越大,且隧道整体朝向基坑方向偏移; 同一隧道的同一竖向截面上不同点的位移不同,靠近基坑一侧监测点位移数值大于背向基坑侧的位移数值; 隧道在整体隆起变形趋势下,存在“竖鸭蛋”变形趋势; 纵向隆起位移量随监测点呈抛物线分布并向两边逐渐减小; 数值模拟结果与现场监测结果基本一致,验证了模拟的正确性; 研究成果可为因地铁周边新建建筑引起地铁变形可能发生的危害做出预警,并提出相应防治措施,为待建地铁隧道项目的安全设计和施工提供参考。     

基坑开挖对周边环境影响的三维数值分析

基坑开挖会对邻近既有隧道及土体变形特性产生重要影响。基于Midas GTS420研究基坑开挖对周边土体、支护结构及邻近双向水平隧道的变形特性影响。数值模拟结果表明:周边土体沉降主要发生在开挖基坑长边中部及拐角部位,最大沉降位置位于围护结构外约1/3基坑宽度处;围护结构的最大水平位移位于基坑长短边拐角处,当基坑开挖深度接近于临界深度时,水平位移迅速增大;隧道的横向位移存在一个临界埋置深度,其深度约9m。     

隔离桩对干砂地基中基坑侧方隧道影响的模型试验研究

为研究基坑开挖过程中隔离桩对基坑侧方近接隧道整体位移和自身变形的控制机制,在干砂地基中开展室内1g模型试验。设计了无隔离桩、有埋深隔离桩和无埋深隔离桩共3组试验,对基坑分步开挖过程中的围护结构水平位移、隧道位移和隧道环向弯矩进行监测,研究有无隔离桩及桩顶埋深对围护结构水平位移、隧道位移和隧道环向弯矩的影响规律。研究结果表明:对于无隔离桩工况,隧道水平位移、竖向位移和环向弯矩均随坑深隧深比(基坑深度/隧顶埋深)的增加呈不断增大趋势;相对于无隔离桩工况,有埋深隔离桩工况对围护结构水平位移、隧道水平位移、隧道竖向位移、隧道环向正弯矩和隧道环向负弯矩的控制效果较明显;相对于无隔离桩工况,无埋深隔离桩工况对围护结构水平位移、隧道环向正弯矩和隧道环向负弯矩起到了控制作用,但是隧道水平位移和竖向位移的最大值反而分别增大了32.0%和123.8%;隧道保护效果受到隔离桩阻隔作用和牵引作用的共同影响。     

明挖基坑开挖步长对下方已建地铁隧道影响分析

针对重叠隧道中上部公路隧道施工对下卧地铁隧道影响的几个关键影响因素,文章采用数值模拟方法探讨了下穿隧道施工中不同开挖步长、不同净距、不同埋深条件下进行基坑开挖时,土体位移、下部盾构隧道变形和管片结构受力特征。得出了基坑开挖步长越大、隧道之间净距越小、下穿隧道顶板埋深越大,则土层和盾构管片上浮变形量越大等重要结论,对类似工程的设计和施工具有重要的指导作用。     

堆土加卸载与基坑开挖叠加对既有隧道变形的影响研究

针对堆土加卸载与基坑开挖叠加效应导致既有地铁隧道变形较大的问题,建立考虑加卸载叠加效应影响的三维空间分析模型,研究不同堆土加卸载叠加基坑开挖卸载模式对邻近地铁隧道变形规律的影响,探讨隧道在堆土加载、移土卸载再叠加基坑开挖下的变形规律。结果表明:正上方堆土加卸载对隧道的竖向位移影响较大,是侧向堆土加卸载的3倍～5倍; 在经历堆土加卸载后,隧道会残留不可忽视的变形,其残留竖向位移约为加载后位移的62%; 堆土加卸载叠加侧方基坑开挖时,隧道变形受基坑开挖深度的影响较大,大于隧道埋深的开挖阶段会加剧隧道变形; 4种叠加模式中,正上方堆土加卸载-侧方基坑开挖卸载隧道最终竖向位移最大,约17 mm,侧方堆土加卸载-异侧基坑开挖卸载隧道最终水平位移最大,约8 mm,邻近隧道施工时应充分考虑叠加效应的影响,尽量避免这两种情况。     

基坑施工影响下的隧道变形分析及评价

目前越来越多的深大基坑项目在既有隧道的附近施工,既有隧道的安全成为需要关注的重要问题。通过建立有限元模型,对基坑外不同位置处隧道变形特点以及位移影响区划分进行分析。计算结果表明:基坑开挖对隧道的水平位移影响要比对竖向位移的影响更加剧烈,随距基坑的距离增加影响逐渐减小,并且根据隧道变形的控制准则划分了隧道影响区范围。     

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。     

基坑开挖引起隧道水平变形的被动与注浆主动控制研究

对于邻近基坑的地铁结构保护问题,现有研究多集中于加强基坑自身支护体系、优化开挖方案等被动控制措施,此类方法缺乏在基坑开挖过程中对控制隧道变形的适时性和主动性,且会造成基坑造价提高、工期延长。以某邻近地铁结构的大面积基坑工程为例,分析了基坑施工中地铁结构的变形规律,进行了注浆对土体及隧道水平变形主动控制的试验及应用实践。在此基础上,通过数值模拟对几种隧道变形控制方法进行了对比和评价,并进行了注浆方案的优化研究。工程案例以及数值模拟结果均表明基坑分区分期开挖、分仓开挖、加强支护体系等被动控制措施具有较大局限性,而适时注浆主动控制隧道变形技术较为经济有效。在注浆策略上,多排孔注浆时"近距离、多孔位、小方量、由远及近"的注浆方案优于"远距离、少孔位、大方量、由近及远"的方案。主动注浆控制技术具有成本低、工期短、适时控制隧道变形等优点,条件适当时明显优于分区分期开挖等被动措施。     

深基坑施工对既有变形运营隧道影响实测分析

随着城市建设的发展,部分运营隧道结构历史上已经出现了一定程度的变形,结构状况不良,比其他位置的隧道更容易受基坑开挖或辅助措施施工的扰动。某工程深基坑紧邻运营地铁隧道6 m,距离在建地铁隧道12 m,基坑开挖深度14.9 m,坑底位于隧道以下,施工过程严格遵循“时空效应”理论。本文通过对深基坑不同施工阶段的隧道沉降、收敛及水平位移的监测分析,提出了必要的控制措施,使得隧道变形控制在允许范围之内,为日后类似工程提供借鉴。     

基坑开挖对邻近地铁变形的影响分析

本文通过基坑开挖对邻近地铁隧道影响的原型案例分析,归纳基坑开挖引起邻近隧道沉降、水平位移及收敛变形的主要因素,研究结果表明:邻近隧道的基坑开挖对隧道的沉降和水平位移均产生较大的影响,隧道产生的变形在空间上表现为斜向坑底的位移;隧道横断面的收敛情况表现为,隧道呈现出横鸭蛋形。引起隧道变形的主要因素有基坑与隧道相对距离(水平距离和垂直距离)、开挖的时空效应等。其中基坑与隧道的相对距离对隧道的变形影响较大,当基坑与隧道的水平距离在4m以内时,隧道产生的水平位移、沉降均较大。     

基坑开挖对下卧地铁隧道的施工影响分析

深圳市桂庙路快速化改造工程前海段下沉式隧道平行上穿已建的地铁11号线隧道,下卧的地铁左线隧道中线与下沉式隧道中线水平间距3.2~6.7 m,顶部距离新建隧道底部9.1~15.0 m。下沉式隧道主体结构全长580 m,采取明挖基坑的方式施工,长距离基坑开挖引起的大范围卸载对下卧地铁隧道产生的影响不容忽视。通过建立三维数值分析模型对基坑施工过程进行模拟,动态地分析了基坑开挖对地铁隧道衬砌内力及变形的影响;在此基础上,提出了"分区、分时、分层、分块"开挖以及采取高压旋喷桩加固地基等施工对策。采取上述施工措施后,地铁隧道实测最大上浮值9.1 mm、最大下沉值5.6 mm,这表明下卧隧道的变形得到了有效控制,该研究成果可为今后类似工程提供一定的参考。     

动荷载作用下软土地区基坑开挖周围土体位移研究

软土地区深大基坑开挖对周围土体及构筑物的位移有重要影响。以昆明市某软土区圆形基坑工程为背景,通过分析基坑支护结构、周围土体和动荷载作用下构筑物的位移监测数据,系统研究基坑开挖过程中位移变化的时空效应。结果表明:地表土体位移随着与基坑的横向距离不断增加而减小且基坑开挖对地表土体沉降量的影响范围大于对水平位移的影响范围;当有动荷载作用于软土区基坑周围构筑物时,基坑开挖对构筑物的位移有相对较大的影响;在基坑周围一定范围内,同一点处的水平位移和沉降量的变化具有相关性;基坑周围土体水平位移随深度增加而减小并逐渐趋于0。研究成果拟为类似工程提供借鉴。     

深厚淤泥土深长基坑开挖对邻近建筑的影响

沿海区域存在大量淤泥土层,其通常表现出高压缩性、流变性及触变性等不良工程地质性质。因此,深厚淤泥土深长基坑开挖面临着极高施工风险,对周边环境的影响显著。为进一步阐明深厚淤泥土深长基坑开挖施工力学效应,依托某深基坑工程,通过有限元三维数值模拟,揭示了淤泥土深长基坑开挖对邻近建筑的影响规律。结果表明:深厚淤泥土层的存在使基坑开挖影响区的水平影响区域明显增大,竖向影响区域所受影响较小,在水平距离150 m、深度85 m范围内土体皆受基坑开挖影响;基坑以及建筑轮廓凹凸部出现应力集中,在淤泥土层,地连墙以及既有隧道墙板应力集中处的水平位移存在明显突变;既有隧道水平位移和沉降曲线呈“中间大,两头小”的特征;大桥变形随开挖深度增加而变大,桥桩在淤泥土层的水平位移明显增大,最大水平位移达5.33 mm,最大沉降达9.92 mm。     

某基坑支护方案对相邻地铁区间的影响分析

城市地下空间的发展经常会遇到基坑开挖影响地铁隧道安全的难题。本文结合工程实例,建立弹塑性土体-围护结构有限元计算模型,对两个基坑方案中邻近盾构区间隧道变形、隧道内力变化进行分析。结果表明:(1)地铁周边深基坑开挖对区间隧道影响与众多因素有关,属于较为复杂的土力学行为,因此,在设计阶段应对设计方案加以比选并进行有效地分析,以减小施工过程中对隧道的影响;(2)基坑与隧道的相对距离越大,基坑开挖对隧道影响越小。基坑支护结构水平位移最大值并不出现在坑底,而是坑底下一定范围内;(3)靠近地铁侧基坑需加强支撑,并需在基坑与隧道之间增加测斜监测。     

双线盾构长距离穿越深基坑底部对基坑围护侧移及内力的影响

海地铁10号线同济大学站-国权路站双线盾构长距离平行穿越下立交深基坑,穿越距离为630m,隧道与下立交基坑围护净距约2.0 m,施工现场环境复杂,盾构施工可能导致下立交深基坑围护结构发生侧向位移并产生附加内力。采用三维数值方法,模拟分析在基坑底板浇筑与未浇筑等情况下盾构施工对基坑围护结构侧移及内力影响的规律。分析表明:在底板施工后进行盾构施工,盾构施工引起基坑开挖面以上的围护侧移量较少,但底部侧移量变化非常明显;随着围护结构插入深度的增大,盾构施工引起基坑围护底部的弯矩值有增加的趋势;在底板施工完成的情况下,双线盾构穿越下立交基坑将致靠近基坑底板位置处的弯矩值由正弯矩逐渐变为负弯矩。数值计算较好的指导了实际工程的施工。     

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。