地下连续墙与压力分散型锚杆组合式挡土结构研究与工程应用

该项目围绕工程深基坑开挖与支护中的关键技术问题,结合大型水利工程实际,进行了地下连续墙与压力分散型锚杆组合式挡土结构的研究与工程应用。该成果采用钢筋砼地下连续墙与压力分散型锚杆组合式挡土结构的技术,在深基坑施工过程中,墙顶位移量可控,能有效保护原状土地基不受扰动,较好地解决了工程不均匀沉降问题。该技术在大型水利工程施工中属首次应用。在组合式支护结构设计中,对锚孔布置、锚杆角度和施工工艺等进行了深入研究,     

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。     

土钉墙支护在乐滩水电站工程左岸坝段基础边坡支护的应用

针对乐滩水电站工程左岸挡水坝段基坑边坡特点,采用土钉墙支护形式,解决了左岸挡水坝段基坑快速形成和不阻断开挖坡顶施工干道交通问题,积累了土钉支护方式的设计和施工经验。     

试论基坑被动区留土的设计与计算

在基坑运行过程中,基坑坑顶往往出现位移偏大,顶部出现裂缝,甚至出现险情。在出现这种情况时,处理最为有效的办法是：坑顶卸土、坑底反压。坑顶卸土对基坑的稳定非常直观,卸土范围大（宽度方向）,卸土就是减轻基坑顶部的荷载,相当于减小基坑的开挖深度,按这样理解卸土对基坑的稳定有益是很容易的;坑底反压土亦是相当于减小基坑的开挖深度。在正常的设计时,采用被动区反压留土,怎样预估基坑的变形？支护结构的内力怎样计算？     

基坑开挖位移及土体水平抗力比例系数的反分析

基坑设计土体参数的正确选取直接影响支护结构的位移和内力计算结果,特别是土体水平抗力比例系数m值对支护结构位移的影响最为显著。结合基坑开挖工程实例,通过材料性状与基坑开挖施工过程的平面有限差分法模拟,模拟计算基坑分布开挖过程结构的水平位移;通过分析诸多土体参数对基坑支护结构水平位移的影响程度,确定杨氏模量作为位移反分析所需获取的参数,构建实测位移与模拟计算位移之间的目标函数,反分析给出各层土的杨氏模量;基于弹性地基梁法推导的m值与杨氏模量的关系,给出反映实际侧向变形特性各层土的m值。研究结果为基坑工程设计参数的合理确定提供了一定理论参考依据,对有效控制基坑位移与变形具有重要的实践意义。     

软土地区泵站基坑支护结构应力变形分析

为研究软土地基单侧开敞式不对称基坑支护结构的应力变形特征,采用ANSYS等软件构建全断面的泵站基坑三维有限元模型。针对挡土墙不同的模拟方式,研究基坑开挖过程中支护结构应力变形规律,对比分析得出推荐方案,开展推荐方案围护桩顶竖向位移数值模拟结果与监测成果对比分析。研究结果表明：泵站基坑开挖土体后立即施工支撑构件,围护桩墙位移整体减小,时空效应明显;建模时在挡土墙处加法向位移约束相较于不加法向位移约束,在一定程度上减小围护桩墙和位移值、桩墙顶竖向位移值、支护结构最大拉应力和最大压应力,并对坑底回弹有一定的约束作用,符合实际情况,建议采用该模拟方式;围护桩墙顶竖向位移的有限元数值模拟结果较监测结果偏大,存在一定的安全裕度。     

深筒形基坑空间效应的定量化研究

基于朗肯土压力理论和库仑土压力理论等经典土压力理论的基坑支护结构设计方法未能考虑深筒形支护结构的空间效应,故该类设计方法的合理性受到质疑。针对现行规范设计方法采用经典土压力理论难以考虑深筒形基坑空间效应的问题,定义了三种空间效应比:位移比、土压力比和弯矩比,以更好地研究和利用深筒形基坑支护结构的空间效应,开展了砂土基坑支护结构的室内模型试验和非线性有限元分析,获得了空间效应比随开挖过程的变化规律。结果表明:位移比与土压力比随相对开挖深度的增加呈总体上下降趋势,但是后期有所回升,而弯矩比总体上初期随相对开挖深度减少、后期上升。挡土结构上附加土压力随着结构水平位移增大而增大,且在基坑开挖初期增大较快而后期增长较为缓慢。研究结果与经典土压力理论的分析结果明显不同,对工程实践中研究与利用空间效应、提出基坑支护结构设计新方法具有重要意义。     

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.     

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。     

超长、超大基坑开挖对邻近地铁结构安全影响的数值模拟分析

为了研究超长、超大基坑开挖对邻近地铁结构安全影响,以西安地铁2号线周边某基坑为工程实例,通过运用数值分析软件,结合场地的水文地质和工程地质条件,建立数值模型,进行施工过程的动态模拟,同时进行现场监测,经对比数值模拟结果及监测数据,表明运用PLAXIS软件能有效的模拟基坑开挖过程中的土体变形。同时工程采用的分段、分块开挖,中心岛顺做,周边预留土台反压、使用旋喷锚索的支护方案,对复杂条件下基坑开挖对邻近地铁结构的变形影响能起到有效的控制作用,可对类似工程的设计优化提供有益的参考及借鉴。     

深大坑中坑基坑围护结构离心模型试验研究

圆形地下连续墙作为一种受力合理的围护结构,由于空间"拱效应"的存在,作用在拱圈上的土压力主要在地下连续墙内自身平衡,地下连续墙的水平位移相对较小。基于某深大圆形基坑工程实际,采用离心模拟技术研究基坑开挖过程中基坑围护结构的水平位移和弯矩分布规律。分析表明,基坑地下连续墙最大水平位移为11.6mm,位于上部基坑的中下部,并且随着开挖深度增大,墙体位移逐渐增大且最大位移点不断下移。研究成果可为圆形基坑开挖和支护过程中围护结构的变形规律分析提供参考。     

基于FLAC~(3D)的近海淤泥质地层基坑工程变形研究

针对深厚淤泥质软土基坑变形过大的问题,采用了水泥土搅拌桩与地下连续墙组合支护方案,为了解该支护方案中地下连续墙的变形特征,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对深圳地铁十号线地铁停车场深基坑进行分析。结果表明:模拟结果与实测数据拟合较好,预测开挖完成后基坑周围土体最终沉降为22.91 mm,小于警戒值。在水泥土搅拌桩支护条件下,除按原工况1 200 mm厚地连墙条件外,分别模拟了1 100 mm、1 000 mm、900 mm、800 mm、700 mm不同地下连续墙厚度条件下的变形情况,第一层开挖时各条件下土体沉降相差不大。随着开挖的进行,沉降值开始发生变化,土体沉降值最小为47.33 mm,发生在1 100 mm厚条件下,最大为93.85 mm发生在700 mm厚条件下。地下连续墙水平变形最大值均发生在距墙顶15 m处左右。在700 mm条件下变形值最大达到了42.58 mm,1 100 mm条件下最小,其值为25.71 mm。因此,该深基坑工程在水泥土搅拌桩支护成槽条件下,可适当减少地连墙厚度,采用1 100 mm厚地连墙能保证基坑安全的前提下降低造价。     

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。     

基于FLAC的复合土钉墙支护深基坑数值模拟

基于FLAC-3D建立了某深基坑复合土钉墙支护形式的数值模型,对开挖过程进行了三维动态模拟,并与现场监测数据作了对比分析,力求为深基坑复合土钉墙支护的设计和施工提出合理的建议。分析表明,土体地表位移随着开挖深度的变化而变化,土体最大沉降量发生在距基坑坡顶开挖边线一定距离的地表;沿深度方向,土体水平位移向坑内偏移,且水平位移最大值位于基坑坑壁中部偏下位置。     

双排桩与单排桩组合多级支护结构在深大基坑中的应用

以武汉凯德广场古田项目深基坑工程为例,通过多级支护结构的使用,减少了大面积设置内支撑,有效地解决了传统桩撑支护造价高、工期长、拆除支撑产生的固体废弃物易造成环境污染等多方面的问题,取得了较好的社会经济效益。使用有限元方法对双排桩与单排桩组合多级支护结构深基坑的变形特性和稳定性进行了深入的研究。结果表明:基坑整体稳定性和破坏形式与2级支护间距有较大关联,与留土高度关系不大;随着2级支护间距的增大,第1、第2级支护最大水平位移均减小,基坑整体稳定性提高;随着留土高度的增大,第1级支护最大水平位移减小,而第2级支护最大水平位移增大,基坑整体稳定性基本不变。最后提出了整体式破坏、关联式破坏和分离式破坏分别对应的2级支护间距范围,可为基坑设计计算提供借鉴。     

龙开口水电站坝基防渗墙数值模拟

以龙开口水电站坝基深槽开挖工程为依托,采用有限元法用四节点的薄板单元模拟钢筋混凝土防渗墙墙体,为防渗墙上游侧卵石河床地基土体的支承刚度系数及防渗墙支护结构建立有限元分析模型。通过分析提出了防渗墙支承刚度系数的确定方法,并分析了不同支撑条件下防渗墙的可靠性。结果表明:防渗墙与砂卵石地基土体之间的接触形式接近于滑动支撑连接,压缩模量取值越大,土体支撑刚度系数也越大;不同支撑条件下,防渗墙位移变化比内力变化更明显,支撑条件对墙体变形影响较大。     

NS-box系统在地下基坑支护中的适用性研究

以某地铁基坑为例,采用极限平衡法和有限元数值模拟对NS-box系统在基坑地下连续墙支护结构中的应用进行了计算和分析,并从技术经济性、施工速度、施工复杂程度、适用范围以及环境影响等方面与传统的地下连续墙支护结构进行对比研究。研究结果表明,NS-box系统应用于地下连续墙结构是安全、可行的,其在施工工艺和环境保护等方面具有明显优势,可应用于基坑地下连续墙支护结构。     

软土地区深大基坑分区开挖力学效应数值模拟

以上海世博地下变电深大基坑工程为背景,基于ＡＢＡＱＵＳ软件,通过二维弹塑性有限元数值模 拟的方法,分析深大基坑的分区开挖力学效应,监测分析围护体测斜、水平位移、垂直位移、支撑内力、分 层沉降、孔隙水压力分布等随时间变化规律。研究结果表明:深大基坑开挖施工会对周边环境产生影 响,至支撑拆除期间,变化量在一个可控的范围内变动而且地表位置差异沉降较小,其余各监测项目沉 降数据都比较稳定未发生较大的突变,周边环境以及基坑结构自身变形均处于受控状态。研究成果可 为今后类似工程提供理论指导。