基于深基坑开挖的临近初支隧道变形特征研究

深入研究基坑开挖引发临近既有隧道的变形特征可为地下工程的安全施工及监测提供参考依据。文章以济南市轨道交通预留段隧道旁新建深大基坑为研究对象,结合周边环境和地质情况,采用有限元软件建立二维有限元模型,通过对基坑开挖过程中临近在建隧道变形的模拟,得到桩顶及上、下行隧道位移变化规律。结果表明：基坑开挖至16.7 m时,隧道左下侧隆起而右上侧沉降;开挖至21 m时,隧道左下方沉降0.2 mm,同时右上侧沉降1.4 mm;上行隧道的水平位移远远大于下行隧道,隧道径向收敛以水平收敛为主,水平收敛值是竖向收敛值的1.5倍;隧道的水平位移前期受支护桩的阻断抑制作用位移变化较小,后期受开挖侧土压力减小导致位移逐渐增大。     

基坑开挖对下卧既有地铁隧道变形规律研究

研究基坑工程下卧既有地铁隧道的变形规律,可以为基坑安全施工、控制隧道变形、提高隧道运营的安全稳定提供参考依据。文章依托青岛梅岭东路地下通道工程,基于Mindlin解与弹性地基梁理论,推导了基坑工程开挖时隧道附加应力与变形量的计算公式,并采用有限差分软件,模拟基坑工程开挖对下卧既有地铁隧道的变形影响,对比分析了地表沉降和地层竖向变形的理论、实测和数值结果。结果表明：基坑开挖时,距钻孔灌注桩<20 m,围护桩后地表沉降与测点距围护桩距离成正相关;隧道衬砌结构竖向和水平位移分别与基坑开挖深度成正相关,至基坑开挖完成后,其竖向和水平最大位移分别为9.35和2.15 mm。     

基坑开挖对邻近地铁区间隧道结构安全的影响分析

为研究基坑开挖卸荷对邻近地铁区间隧道所带来的附加变形及附加应力的变化规律,以青岛某邻近地铁基坑施工项目为例,对基坑开挖和主体结构施工工况进行模拟分析,得到不同施工步骤下地铁隧道的位移变化情况和受力状况.研究结果表明：既有区间隧道结构各向位移随基坑开挖深度的增加而增大,最大达2.14 mm,为水平侧向位移;主体结构施工后,由于外部荷载的及时补充,隧道结构各向变形得到抑制,减小至1.91 mm,满足规范控制要求.该基坑开挖期间施工工况不影响地铁的正常运营,但施工过程中应注意各施工步骤间的衔接.     

渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线影响

依托洛阳市周山大道下穿隧道深基坑工程，结合周边复杂环境及水文地质条件，研究渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线的影响规律。采用MIDAS GTS NX软件建立模型，结合现场监测分析了开挖过程中基坑周边土体位移、地表沉降值、支护变形规律，以及基坑开挖和降水对邻近管线变形的影响，并将数值计算结果与现场监测数据进行对比分析。结果表明：围护结构水平位移整体为前倾曲线，随嵌入深度先增大后减小，最大位移为13.94 mm,位于桩身中部，并在规范允许范围内；降水期间地表沉降程度加剧，与基坑距离1.5倍设计开挖深度以上时沉降几乎占据总位移60%以上；开挖深度超过6 m时邻近管线较上一工况最大沉降差为3.35 mm,竖向变形整体为下沉形态，位移最终呈现两端小、中间大的结果，具有明显空间效应。     

软土深基坑分区开挖顺序对支护桩及城轨隧道影响的数值分析

为研究软土地区深基坑分区开挖及其施工顺序对自身和邻近城轨隧道的影响,以珠海某基坑工程为背景,运用有限元软件建立该工程的三维数值模型并模拟其施工过程,分析了基坑开挖方式和开挖顺序对基坑支护桩和邻近隧道的影响。结果表明:对于超大深基坑,分区开挖施工相比于整体开挖更好地利用了时空效应,有效控制基坑变形和减小对邻近隧道的影响;在分区方式相同的前提下,采用不同开挖顺序也会改变基坑的卸荷路径,最终导致同一基坑产生不同的隧道变形特性。由此得出,针对软土深基坑在施工方法上不仅要采用大化小的分区开挖方式,而且还应优先选择开挖释放量大的区域并搭配合理的支护加固方式,从而减少对基坑和邻近隧道的影响。     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

随着城市化的发展,骑跨于邻近地铁隧道之上的基坑开挖工程越来越多,在基坑开挖过程中如何更好的控制对既有隧道变形的影响是一个亟待解决的问题。本文运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

南宁第三系泥岩深基坑开挖对紧邻地铁隧道影响

以南宁华丰城深基坑工程施工为基础,考虑土体弹塑性及土体与结构的相互作用,运用有限元软件Ｍｉｄａｓ分析了深基坑开挖对邻近既有轨道交通１号线区间隧道的影响。计算结果表明,在基坑开挖阶段,隧道的位移以向上的竖向位移为主,向坑内的水平位移略小,开挖到基坑底时达到最大值,水平方向为７.９６ｍｍ,竖直方向为８.６９ｍｍ;回填阶段改变位移方向,回填完成时达到最大值,水平方向为４.６１ｍｍ,竖直方向为９.７０ｍｍ。南宁华丰城深基坑工程施工引起的隧道裂缝宽度均小于地铁隧道变形控制标准１０.００ｍｍ的要求。     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

基坑近接施工安全监测技术及应用研究

依托中铁十四局北京新机场段土建预留基坑工程,利用拉线式光纤Bragg光栅位移计对基坑开挖施工过程中边坡稳定性进行实时监测,并利用ANSYS软件对基坑开挖支护的全过程进行数值模拟。结果表明:数值模拟结果与实际监测数据规律符合较好;基坑东侧的位移计11水平位移最大值达到14.23 mm,基坑西侧的位移计12水平位移最大值为2.15 mm,基坑东侧的边坡位移值比西侧较大;基于数值模拟结果,在车辆和房屋荷载作用下,基坑周边沉降最大值为9.23 mm,基坑采用挂网喷混凝土和钢支撑联合支护后,水平位移较支护前减少;光纤Bragg光栅传感器用于基坑变形监测是可行的,能够真实地反映出现场的变化情况。     

基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法

基坑开挖卸荷会对邻近隧道产生影响,因此有必要对隧道的变形进行预测,确保隧道正常运行。针对目前计算模型的分析方法未考虑基坑壁应力卸荷对隧道位移的影响,以及有限元分析过程较为复杂繁琐,提出采用Mindlin解计算基坑壁与坑底卸荷的附加应力。然后将隧道结构视为弹性地基无限长梁,将开挖引起的附加应力施加于隧道结构上,建立隧道结构纵向变形方程,从而得到隧道位移及内力的计算公式。最后,将计算方法与数值模拟算例、工程实测进行对比分析,计算结果与其较为吻合。     

邻近深基坑地铁隧道过大位移及保护措施

以紧邻宁波地铁1号线某区间的深基坑为例,基坑开挖导致邻近左线隧道产生明显的位移和变形,局部位置甚至出现渗漏和开裂.结合现场资料和室内试验,获得硬化土模型参数,建立基坑和隧道共同作用的三维有限元模型,对比基坑开挖影响下隧道位移计算值与现场实测值,通过探究基坑围护结构、周围土体位移规律,分析并比较基坑分块开挖、被动区土体加固以及隔断墙等几种典型隧道保护措施的效果.分析结果表明,基坑分块开挖对隧道保护具有明显作用,而被动区土体加固和隔断墙对隧道保护效果较差.     

考虑地基变形连续的基坑开挖诱发邻近盾构隧道位移预测

从工程实际出发,建立考虑基坑坑底及侧壁卸荷作用的基坑开挖引起的附加荷载计算模型;基于Mindlin解给出由基坑开挖所引起的邻近隧道处的竖向附加荷载;引入能考虑隧道任意埋深效应的修正基床反力系数, 将既有隧道简化为搁置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁,进而提出基坑开挖下邻近既有隧道响应的简化计算方法. 所提方法能考虑隧道埋深效应以及地基剪切效应,与工程实际更为接近. 通过与三维有限元以及2组已发表工程实测数据的对比,验证所提简化计算方法的合理性与适用性. 针对地基弹性模量、地基剪切模量、隧道纵向等效抗弯刚度、隧道-基坑夹角、隧道埋深、隧道-基坑间距以及基坑几何形状等主要参数对隧道纵向位移的影响进行系统分析. 结果表明：隧道与基坑平行工况下的隧道最大位移是垂直工况下的1.60倍;提高隧道纵向抗弯刚度可以有效减小隧道的最大位移,但这种“削弱作用”会随隧道-基坑间距的增大而减小;随着隧道埋深、隧道-基坑间距的增大,隧道最大位移呈非线性递减规律;基坑的“长开挖”会影响隧道的位移和隧道隆起范围,而“短开挖”则主要影响隧道的位移. 研究成果可以为较为合理地预测既有盾构隧道在邻近基坑开挖下的响应规律提供理论支持.     

基坑开挖对既有隧道影响分析

基坑开挖势必导致下部隧道发生变形,威胁地铁隧道的安全。通过Midas/GTS有限元软件,对合肥地铁1号线上部基坑开挖过程中隧道的位移进行了数值模拟,分析了不同工况下隧道横向和纵向变形。结果表明:基坑中心下方的隧道拱顶产生最大竖向位移,且在基坑开挖范围内隧道竖向位移变化最大。隧道横向水平位移最大值发生在距离基坑中心8 m下的拱腰处,并不是在基坑中心位置。数值计算结果和隧道原位测试结果比较接近,说明数值模拟的边界和参数的选取是符合实际工况的,本文的方法可以为今后类似工程提供参考。     

分区开挖顺序对深基坑支护结构变形影响情况分析

为探究分区开挖顺序对软土区深基坑钢筋混凝土支护结构变形的影响,选择某省软土地区的实际深基坑开挖工程作为研究对象,详细分析基坑土层的特征,确定物理性能指标和力学性能指标;设计支护结构变形数值模拟方法、支护的受力条件和边界荷载,构建数值模拟几何模型,并对支护结构变形进行模拟和分析。结果表明：以邻近隧道的基坑作为监测对象,在水平和竖向位移模拟中得到的数据值与实测值变化趋势一致。该模型可以有效分析分区开挖顺序对深基坑支护结构变形影响,具有验证和预测分析的作用。     

新建排水工程基坑施工对既有地铁隧道的影响分析

地铁保护区范围内工程施工不可避免地涉及对既有城市轨道交通设施的影响与保护问题.以徐州市津浦东路排水工程基坑上跨地铁1号线盾构区间为背景,采用精细化的数值模拟方法,针对不同基坑开挖卸荷条件下既有盾构隧道的影响进行研究.研究结果表明:一次开挖卸荷20 m,引起隧道结构变位位移大于5 mm,不满足地铁安全保护变形控制值要求;优化后的分段开挖方案,盾构区间的各项变形指标均在安全控制要求范围内;基坑开挖卸荷对隧道结构的受力状态影响较小,经检算,隧道结构的受力状态基本未改变,隧道主要呈压弯受力.     

公路隧道深基坑围护桩受力与变形监测

针对某市南北快速干线隧道17. 8 m深基坑工程,采用同济启明星Qimstar~?基坑支护结构软件,对基坑开挖过程中围护桩的受力情况进行模拟计算,并用测斜仪对围护桩的水平位移进行现场实时监测,研究桩体受力特点及变形规律.结果表明:模拟结果与监测结果在数值上比较接近,且变化趋势一致;桩身最大水平位移与基坑土层的开挖深度密切相关,随开挖深度的增加而发生非线性增大;受基坑时空效应的影响,桩体最大变形部位不断下移,桩身形状也由最初的前倾形曲线逐步向弓形曲线发展,最终在距基坑设计开挖总深度的2/3处达到11. 25 mm的最大值;在基坑底板浇筑完成后,围护桩变形趋于稳定.     

基坑开挖对下卧盾构隧道的影响风险分析

目的研究基坑开挖对邻近既有下卧盾构隧道结构产生的附加应力及不均匀变形,为施工阶段既有隧道的风险评估及控制措施提供参考.方法以哈大客专沈阳站房改造工程为背景,探讨了基坑开挖卸载对下卧盾构隧道造成的主要风险因素及盾构管片破坏的类型,针对土体力学参数的空间变异性及随机性引入蒙特卡洛模拟与三维有限元相结合的方法对衬砌结构的风险事故发生概率进行定量分析.结果基坑开挖卸载之后,隧道横向位移及管片最大压应力超出规定值的概率均为0;上抬变形量及管片最大拉应力超出规定值概率分别为39.8%、2.29%.多种因素下盾构管片总失效概率为41.18%.结论基坑开挖方法要遵循减少单次卸荷量及隧道穿越跨度的原则,并且开挖后应尽量减少基坑的放置时间.     

深基坑开挖及渗流对邻近隧道的影响分析

为明确基坑开挖过程中邻近隧道的力学响应特征,利用有限元数值模拟软件,对隧道管片的变形和内力进行分析,通过控制开挖过程中水头和水压力的变化,分析基坑开挖过程中地下水渗流对邻近隧道的影响。结果表明:基坑开挖会导致邻近隧道的变形和内力变化,考虑地下水渗流作用时隧道的变形和内力会显著增加,并且随着基坑开挖深度的增加,隧道管片的变形和内力也随之增大。     

非对称基坑开挖对邻近地铁隧道变形性分析

以沈阳市金廊深基坑工程为例,利用MIDAS/GTS有限元软件建立三维数值分析模型,对基坑开挖引起的隧道区间和地铁车站位移情况进行分析,并通过现场实测进行验证。结果表明：基坑开挖深度与地铁隧道埋深相近时,随着基坑开挖卸荷隧道区间结构整体上浮,越靠近基坑中心,上浮变形趋势越明显,但水平和竖向位移不大。基坑开挖会造成车站出入口朝基坑处发生水平位移和整体下沉,出入口扶梯位置上下端位移不明显。     

考虑管土分离的基坑开挖引起邻近地下管线位移分析

在城市建设中,深基坑开挖会对邻近既有地下管线产生较大威胁。目前,基于有限元数值模拟和传统弹性地基梁模型分析方法无法考虑由于管线与土体之间刚度和变形的差异性而造成的管土相互分离现象,使得对于基坑开挖引起管线变形的预测偏于不安全。基于Pasternak弹性地基梁理论,引入管土相互分离计算模型,推导了基坑开挖引起的邻近管线变形计算解析解。参数分析结果表明,管线最大位移随管土分离段长度的增大而增大,且当管线抗弯刚度较小时,土体剪切作用对管线变形影响较大。通过理论计算结果和有限元数值模拟结果及现场实测数据的对比,验证了分析模型的适用性。