地墙成槽施工的数值模拟分析

利用Abaqus建立二维有限元模型,对地墙成槽开挖过程进行数值模拟分析,研究槽段周围土体的应力状态和地表沉降规律及槽段开挖深度、泥浆重度对地表沉降的影响,并将计算结果与实测值进行对比分析.结果表明,地墙成槽开挖将引起槽壁附近土体水平应力发生变化;不同开挖深度、泥浆重度对槽段开挖引起地表沉降的影响显著;数值计算的地表沉降...     

富水地层中重叠隧道施工引起土体变形研究

重叠隧道施工易产生隧道结构不稳定和地层变形等问题。重叠隧道富水地层施工时,土层开挖应力释放和地下水渗流共同作用使得地层和隧道变形问题显得更加突出,增加了施工难度。以深圳地铁5号线重叠隧道为背景,采用数值方法研究了开挖应力释放和渗流作用在重叠隧道施工不同阶段对隧道结构和土层变形的影响,得到富水地层重叠隧道施工土层变形规律,同时提出了控制地层变形措施。重叠隧道下洞施工时,采用设置超前注浆支护能有效控制开挖应力释放引起拱顶沉降,开挖完成后隧道拱顶在渗流作用下沉降稳定,而隧道上覆土层因失水固结产生较大工后沉降,同时地表沉降槽深度和半径在渗流作用下不断增大;为避免下洞隧道在渗流作用引起上洞隧道整体沉降,上洞在下洞施工引起土体变形稳定后进行施工。上洞开挖应力释放引起较大地层沉降,开挖应力释放引起较大地层沉降,渗流因素引起地层工后变形较小,地表沉降槽深度迅速增大而影响半径保持稳定。     

地下连续墙施工引起墙后土体位移的三维数值分析

采用三维有限元法模拟地下连续墙多个槽段的成槽成墙施工,研究地下连续墙施工对墙后地表沉降的影响,结果表明地下连续墙施工引起周边土体变形具有明显的空间效应。随着施工槽段增多,墙后地表沉降增大,这种影响随施工槽段至影响点距离的增加而减弱。按算例中的槽段布置方式,施工15个槽段引起的最大地表沉降约为施工单个槽段引起的最大地表沉降的3.3倍。     

地下连续墙施工对邻近浅基础建筑物的影响分析

目前对地铁基坑的变形研究主要集中在基坑开挖阶段,而地连墙施工阶段的变形很少有考虑,结合福州某地铁深基坑施工,在整个施工过程中对地铁深基坑邻近浅基础建筑物进行监测,详细分析了在地铁深基坑施工过程中地连墙施工、基坑开挖等对基坑邻近浅基础建筑物的影响。监测结果表明,地下连续墙成槽施工对邻近浅基础建筑物的沉降量占总沉降量的50%以上,其影响范围较基坑开挖影响范围更大,在基坑施工时应引起重视。     

地铁施工对邻近建筑物和地表变形影响的分析

根据沈阳地铁中街站大跨度隧道洞桩法开挖施工过程中引起地表沉降变形的现场跟踪监测数据,分析得出隧道开挖过程影响地表沉降变形的特征和规律。结果表明:对地层土体扰动较大、明显影响地表沉降变形的步序分别是小导洞开挖和初衬扣拱施工阶段,约占最终沉降量的70%,而其他步序影响较小,因此控制小导洞开挖和初衬扣拱施工阶段的地表沉降是工程关键。分析还表明,施工前对拱顶上部地层及建筑物基础围岩进行注浆加固,可显著减小地表和建筑物的沉降变形。     

关于“地下连续墙成槽施工对房屋沉降影响的研究”的讨论

 该文刊登于贵刊2004年第2期(以下简称“原文”)。原文描述了地下连续墙成槽施工引起砖混房屋沉降的一些现场实测数据,分析了房屋沉降机理,并提出了预测沉降的经验公式。不过,对于后两部分工作却有很多值得商榷之处。原文将成槽作业引起房屋沉降的机理归功于“槽壁后面的土体出现地层损失”。实际上,在槽壁开挖失稳引起地面变形的情况下可以这样表述。在槽壁开挖正常稳定的情况下,引起地面变形和房屋沉降的根本原因并不是地层损失,而是由于开挖引起的地基应力释放(主要是水平向应力释放)导致槽壁周围地基土体的体积变形和剪切变形。正如原文所描述的实测数据显示,单个槽段施工所引起的最大沉降量只有1～2mm。如果将它归功于地层     

对“地下连续墙成槽施工对房屋沉降影响的研究”讨论的答复

 首先真诚感谢雷国辉等对“地下连续墙成槽施工对房屋沉降影响的研究”(以下简称“原文”)一文的关注。对于原文中涉及的有关问题,现做以下答复:(1)讨论文中认为成槽作业引起房屋沉降的根本原因在于“开挖引进地基应力释放导致槽壁周围土体的体积变形和剪切变形”,与原文相比可能是理解上的不同。原文基于周围土体向槽壁内位移,必然会引起壁后土体松动产生位移传递(大量实测已发现土体位移传递的滞后规律)或者地基应力变化,从而导致周围土体的变形的理解,从工程应用出发,借用“地层损失”的概念来总结壁后地表沉降的机理;而且,能否直接用变形来判断或揭示地表沉降的机理,原文认为尚需进一步讨论研究。至于“将槽段的稳定系数认定为     

深圳地铁隧道下穿密集建筑施工地层变形控制技术

深圳地铁5号线暗挖段下穿老梅子园密集浅基础建筑物,该处地层富水软弱,属于VI级围岩,地层变形不易控制。为确保隧道暗挖施工及地表建筑物安全,采用超前大管棚加固地层、旋喷桩连续隔断墙和地表跟踪注浆等技术措施控制地层变形。其中,管棚加固用以增加地层支护刚度,减小开挖对周围土体的扰动;旋喷桩墙限制隧道开挖的横向影响;地表跟踪注浆改善土层的力学性能,提高土体的压缩强度。地表监测表明,上述措施有效控制了暗挖段开挖过程中的地层变形,使隧道得以顺利通过该区域。     

高灵敏度地层深基坑开挖施工监测分析

以太原地铁2号线矿机站深基坑开挖为例,对基坑开挖引起的地表沉降、地连墙墙顶位移、水平位移数据分析。结果表明,随开挖深度的增加,多数测点地表沉降均逐渐增大,部分地表沉降测点出现了加速阶段且沉降值超过了规范允许值。经分析,地层的高灵敏度和较小的地连墙插入比是地表沉降和地连墙变形的主因。     

基于离散-连续耦合方法的圆砾地层超深地连墙施工力学行为研究

依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽壁向槽内卸荷变形,黏性土层在槽段拐角附近有土拱形成,区域内应力增加,圆砾地层土拱效应不明显; 成槽阶段槽壁累计水平变形由大到小依次为圆砾地层、下伏地层、上覆土体,水平最大位移约为15.8 mm,最大地表沉降约为9 mm; 在混凝土浇筑阶段,地层应力在混凝土压力挤压作用下均出现不同程度增长,槽壁向槽外反向内挤变形,地表向上隆起变形,并在混凝土硬化阶段逐渐收敛; 研究成果应用于实际工程取得了良好成槽效果,可为同类地下连续墙设计施工提供一定参考。     

桩锚支护基坑开挖过程动态监测分析

以大型桩锚支护基坑开挖为例,进行施工过程动态监测分析,了解基坑周边土体的应力、变形情况以及开挖对周边建筑物和基坑围护结构的影响.研究结果表明:①锚杆对其位置以上土体的约束作用较小,土体变形量较大.受到支护桩的抑制作用,基坑底部位移在不同时期位移量与变化量都非常小.②在开挖过程中土压力的分布形式未发生明显变化.孔隙水压力从基坑开挖初期的减小消散状态变化到后期受到支护体系约束而增大的状态.③地表最大阶段沉降量不是发生在基坑开挖到坑底时,因此,建议对地表变形的监测时间应相应增加.     

TRD搅拌墙施工对周边环境影响实测分析

以苏州轨道交通5号线茅蓬路站基坑工程为研究背景,对该基坑TRD搅拌墙(止水帷幕)施工过程中的周边地表沉降、深层土体水平位移、土压力及孔隙水压力等进行了现场实测,并对实测数据进行整理分析,结果表明:在TRD搅拌墙成墙施工阶段,土体向墙体(槽段)外侧位移、地表隆起、土压力和孔隙水压力增加;在墙体形成但尚未结硬前,土体向墙体(槽段)内侧位移、地表回落、土压力和孔隙水压力减小,随着墙体水泥土逐步硬化,土体变形、土压力和孔隙水压力最终趋于稳定;在TRD搅拌墙施工阶段,周边1 m～5 m范围内地表隆起值为5.65 mm～7.15 mm,深层土体水平位移最大值为16.14 mm(地表下4 m深度),对周边环境的影响总体较小。     

软土地区明挖隧道基坑及周边建筑变形实测分析

软土地区地下交通设施建设易对周边建筑产生不利影响,但其中关于隧道明挖施工对周边建筑的影响研究较少。本文根据宁波市某沿河明挖隧道施工过程的监测结果,分析了挡墙水平位移、墙后地表沉降与基坑开挖深度的关系,墙后地表沉降与建筑沉降的关系以及建筑沉降的时间效应。研究结果表明,基坑近河道侧的挡墙变形、地表沉降及其影响范围均大于非河道侧;土体变形较大时桩基础抵抗变形的能力得以发挥,使建筑差异沉降减小;基坑开挖对周边建筑沉降的影响是一个由近及远的过程,并有一定的滞后性。     

桩基施工对近邻地铁隧道的影响分析

结合南大路立交桥匝道桩基施工,采用现场监测和数值模拟手段,分析了桩基施工过程中深层水平位移、地表沉降以及近邻隧道结构变形的变化。结果表明:桩基施工对周边土体产生挤压,地表发生隆起,而后隆起量降低并趋于稳定;桩基邻近匝道路基边坡施工,开挖卸载引起土体应力释放,地表产生较大隆起变形,约占最大变形量的50%;桩基施工将对隧道结构产生一定的影响:距隧道结构越近,其影响越大;桩基成孔及灌注对近邻隧道结构影响最大。     

大型深基坑施工对邻近建筑物的影响

通过基坑监测,分析了深基坑开挖、降水及回灌对基坑周边土体变形及邻近建筑物沉降的影响。监测结果表明,降水和回灌在基坑施工初期对周边土体变形起主导作用,中后期对土体变形有一定的影响;施工初期,降水对邻近建筑物沉降影响显著,回灌在整个施工过程中均能起到减缓沉降变化速率的作用;土方开挖在基坑施工中后期控制着周边土体变形和邻近建筑物的沉降;采用坑内加固土体的方法,可以减轻基坑施工对邻近建筑物的影响。     

地下连续墙施工力学性状数值分析

为探讨地下连续墙施工过程中槽壁周围土体的受力与变形机理,采用FLAC3D分析地下连续墙泥浆护壁成槽与混凝土浇筑及硬化全过程的力学性状,探讨槽壁加固、混凝土导墙、刚性地坪及侧边已有墙体等施工因素对槽壁侧向变形和地面沉降的影响。计算结果表明,成槽开挖阶段槽壁具有明显的侧向卸荷效应,混凝土浇筑会产生一定应力补偿;对上海地区幅宽超过5 m的槽段,水平土拱效应几乎可以忽略;槽壁加固对浅层土体的变形约束比对深层土体明显,导墙及刚性地坪仅能约束槽口附近土体的变形;由于水平土拱效应较弱,已有墙体对土体变形的控制效果不明显。     

基于CPTU的超深地连墙成槽土体扰动评价

地下连续墙成槽会引起邻近地层土体应力状态发生变化,导致土体受到扰动,进而影响土体的工程性质,因此,准确评价地连墙施工引起的土体扰动对工程设计与施工具有重要指导意义。以江阴靖江长江隧道工程为依托,在江北工作井的某幅地连墙成槽前后于槽段旁边开展了孔压静力触探(CPTU)测试,得到了成槽前后的CPTU参数,并基于修正的锥尖阻力q_t评价了地连墙成槽引起的土体扰动度。结果表明,地连墙成槽后,锥尖阻力、侧壁摩阻力及孔隙水压力总体上均有不同程度的降低,土体扰动度在30%以内。浅部扰动度高于深部,深度相近时砂土层扰动度高于软黏土层。     

隧道掘进地层应力释放对开挖面稳定影响数值研究

隧道开挖时通过在开挖面提供支护来控制开挖引起地层应力释放,以维持开挖面稳定并控制地层变形,开挖面稳定则受到地层应力释放的影响。采用有限差分数值软件FLAC3D实现隧道掘进时开挖面应力释放模拟,并分析不同程度地层应力释放对开挖面稳定性影响。模拟发现随着应力释放程度增加,开挖面历经弹性变形、塑性变形和破坏三个阶段,开挖面变形由弹性阶段进入到塑性阶段为开挖面失稳临界状态,而开挖面变形由塑性阶段进入到破坏阶段为失稳极限状态。对失稳极限状态研究发现,此时开挖面失稳表现为开挖面上部局部破坏,随着开挖直径D增加局部破坏失稳现象更加明显;浅埋隧道开挖面局部失稳将发展至地表,而由于土拱效应,深埋隧道开挖面失稳破坏发展至拱顶一定高度处不延伸至地表;失稳对开挖面后方D/4至前方D/2范围内地表沉降影响明显,随着埋深比C/D增大开挖面失稳对地表沉降影响减小。     

基坑开挖顺序对围护结构及既有高铁站的影响分析

依托绍兴高铁北站TOD综合体深基坑工程,分析了基坑分区、分块施工等开挖顺序对地连墙水平位移和临近高铁站房竖向位移的影响和变形规律。研究结果表明：不同开挖顺序对基坑及周边建筑物的变形影响显著,而仅考虑优化基坑的开挖顺序是不全面的,必须考虑地下主体结构施工引起的基坑地连墙刚度和边界条件的变化等因素。对于超大型基坑,综合考虑施工工期和经济性等因素,跳坑开挖可以显著地减少对周边的影响,开挖后应及时进行地下梁、板等的浇筑,与地下结构不浇筑相比,地连墙最大水平位移可减小45.96%、相邻高铁站房最大竖向位移减小34.65%。文中得出的结论可为类似工程设计和施工提供依据和参考。     

超深地下连续墙成槽施工过程三维数值分析

天津地铁5、6号线宾馆西路地铁站地下连续墙施工区域周边建筑林立、管线密集,其成槽面临极大挑战。采用数值计算分析软件,选取典型的紧邻3幅地下连续墙对该地下连续墙成槽过程中的周边土地受力与变形机理进行探讨。计算结果表明,采用泥浆护壁进行超深地下连续墙成槽开挖时,超深地下连续墙侧向卸荷效应显著,且槽段周围土体的应力重分布明显;泥浆护壁阶段槽壁发生面向槽段内的侧向变形,同时在地面发生较大的沉降变形;混凝土浇筑后地面沉降变形会相应变小,但局部发生隆起,这主要源于侧向应力和槽壁反方向变形的作用。