上海滨江软土地区深基坑工程变形特性实测分析北大核心

上海某变电站深基坑工程位于滨江软土地区,为了确保工程施工的顺利开展,基坑开挖施工期间进行了全面监测。监测内容包括坑外承压水水位、围护结构侧移、围护结构外侧土体侧移、围护结构顶部竖向位移、立柱回弹以及支撑轴力。监测数据表明:采用早强混凝土可能会引起较大的围护结构侧向位移;围护结构的侧向位移随开挖深度增大而增大,最大侧移深度随开挖深度增大而下移,均处于开挖面的附近;围护结构外侧土体的侧向变形发展规律与围护结构基本一致,且外侧土体的侧移均小于其对应围护结构的侧移;而底板的整体浇筑和地下结构施工对基坑变形有很好的限制作用。     

上海滨江软土地区深基坑工程变形特性实测分析

上海某变电站深基坑工程位于滨江软土地区,为了确保工程施工的顺利开展,基坑开挖施工期间进行了全面监测。监测内容包括坑外承压水水位、围护结构侧移、围护结构外侧土体侧移、围护结构顶部竖向位移、立柱回弹以及支撑轴力。监测数据表明:采用早强混凝土可能会引起较大的围护结构侧向位移;围护结构的侧向位移随开挖深度增大而增大,最大侧移深度随开挖深度增大而下移,均处于开挖面的附近;围护结构外侧土体的侧向变形发展规律与围护结构基本一致,且外侧土体的侧移均小于其对应围护结构的侧移;而底板的整体浇筑和地下结构施工对基坑变形有很好的限制作用。     

新型逆作法结构型式的设计与应用

本文基于上海由由国际广场基坑工程的成功实践,在常规逆作法基础之上提出了新型逆作法的结构型式,即结构梁板替代水平支撑、结构竖向构件框架柱与临时立柱相结合,但围护结构采用临时围护体的结构型式。创新性地在由由国际广场工程中提出并应用了围护桩与内部结构之间设置型钢混凝土变刚度转换结构、采用变标高首层结构梁板作为水平支撑、在复杂边界条件下设置多个大直径圆环、以及裙楼逆作主楼顺作的成套新型逆作法技术。实施结果表明:新型逆作法在本基坑工程设计中取得了良好的社会和经济效益,为今后类似基坑工程的设计提供了借鉴,并希望该新型逆作法结构型式在工程实践中得到进一步的提高和完善。     

深基坑支护逆作法施工过程三维空间分析

以上海恒积大厦基坑逆作法为工程背景,采用Flac有限元计算软件对基坑的逆作施工过程进行了三维模拟,重点模拟了土体-结构之间的相互作用。分析了基坑围护墙体的侧向变形和沉降、基坑开挖中楼板的变形以及基坑土体沉降,尤其对基坑开挖过程中立柱和墙体的差异沉降进行了讨论。针对逆作法特有的工程工艺分析了取土孔位置、立柱上浮、差异沉降以及围护墙侧移等工程因素的影响,并提出了相应的控制手段。     

框架逆作深基坑中土体回弹对立柱桩的影响

结合上海塘东总部基地中块地下空间项目,针对框架逆作法施工中土体回弹对立柱桩的影响进行现场监测,实测数据分析表明,立柱隆起量与工程工况,立柱离围护墙的距离成正比关系,随着开挖深度的加大,隆起量越大。     

基坑开挖卸荷工程桩受力及变形特性分析

基坑开挖将引起坑底土体大面积回弹,带动坑内工程桩向上位移,改变桩土间受力状态。立柱桩上抬还将影响基坑的支撑体系,对基坑整体稳定性产生不利影响。本文基于桩弹性理论方法,充分考虑大面积基坑分步开挖卸荷、土体回弹对工程桩受力及变形的影响,采用残余应力法对土层回弹量进行计算,结合回弹量计算结果建立大面积基坑开挖工程桩位移和受力计算理论模型,分析桩顶荷载、基坑开挖深度以及桩长、桩径对桩侧摩阻力及桩土位移的影响,最后通过与工程监测数据对比验证结果的可靠性与合理性。计算分析结果表明,桩顶荷载、基坑开挖深度、桩长及桩径对桩侧摩阻力及桩土位移产生明显影响,随着基坑开挖深度增加桩侧将出现负摩阻力,可能引起桩身产生拉应力导致破坏。     

大开口式逆作法深基坑实测变形分析

上海铁路南站北广场基坑为超大面积深基坑工程,采用大面积出土口的全逆作法施工.简要地介绍了该工程的地质条件、基坑围护方案及施工工况.实测变形结果表明连续墙最大侧移与开挖深度的比值为0.33%;先期基坑开挖显著地影响共用连续墙的变形形态;大面积出土口的设置对连续墙的变形没有明显影响;连续墙的变形速率随着开挖深度的增大而增大,但随着时间的增长而减小,在本层地下水平支撑结构施工完成后变形速率很快衰减至一个很小的值;立柱的竖向位移表现为沉降,并给出了首道水平梁板支撑体系在各工况下的沉降等值线;桩端和连续墙底的注浆措施较好地控制了连续墙和立柱的沉降及其差异沉降.     

某公寓楼深基坑工程监测与数据分析

以上海地区某公寓楼深基坑工程为工程背景,详细介绍了围护方案、施工情况、地质条件及监测方案,对围护桩顶水平位移、围护桩顶垂直位移、基坑外土体深层位移、已有建筑沉降等监测数据进行了分析。结果表明:采用SMW工法桩加一道钢支撑的围护形式,并在施工时分区开挖,可保证变形指标符合规范要求;钢支撑拆除时,各项变形指标变化幅度均较大,拆撑前须保证底板达到设计强度;围护桩及型钢立柱施工时的挤土效应明显,需在此阶段加强对周边建筑物变形的监测。     

上海中心大厦裙房基坑逆作法支护体系实测分析

上海中心裙房基坑采用两墙合一的地下连续墙作为围护、结构梁板替代支撑并采用全逆作法施工.介绍了全逆作法基坑的支护体系及施工工艺,从逆作法施工支护体系的实测数据人手,通过对立柱桩的偏位及隆沉、地下连续墙的侧向变形、立柱桩与地下连续墙的差异沉降等实测数据分析,对逆作法施工全生命周期支护体系的安全状态进行评价.     

某逆作法基坑围护桩与立柱差异沉降分析

对某人防工程逆作法基坑实例利用plaxis软件进行了数值计算,并据此分析了具有下卧硬层（强风化基岩）的逆作法基坑围护桩与立柱的差异沉降。结合同济大学经验法进行基底隆起估算,计算结果与数值模拟吻合,表明该地区基底回弹主要控制因素为单纯的卸荷回弹,回弹量较小,当逆作法施工中的围护墙（桩）以及立柱桩在施工中都是嵌岩时,上述两个构件彼此之间的差异沉降很小,满足结构设计的要求。     

坭洲水道桥圆形地连墙支护体系监测与分析

对虎门二桥坭洲水道桥直径90 m、深29 m东锚碇工程进行了监测,实测得到开挖过程中地连墙墙后土压力、墙体径向位移、竖向弯矩等。同时,设计并实施了地连墙槽段接缝的单元体试验,探讨了圆形地连墙环向刚度折减系数的取值方法,并结合轴对称弹性地基梁法对监测数据进行了对比分析。计算与实测分析结果表明,圆形地连墙支护体系墙体最大位移值为开挖深度的0.018%,远小于工程预警值,说明其可有效控制基坑变形;施工过程中土体开挖及内衬施工对地连墙应力影响最大,是相应深度地连墙应力达到峰值的主要原因,其影响范围为上下两倍当层开挖深度;圆形地连墙墙后土体具有空间效应,实测土压力值小于主动土压力理论计算值;由计算对比可知,考虑环向效应及环向刚度折减的弹性地基梁法可较好地反映圆形地连墙支护体系的受力变形特性。     

型钢水泥土墙结合钢支撑在基坑工程中的设计实践

通过理论计算与实际工程相对比,发现在软土地区对于单道双拼钢管撑,采用H型钢立柱插入水泥土搅拌桩内,作为水平内支撑的竖向受力构件,较常规施工方法更经济,且简化了施工工艺。同时考虑到双拼钢管撑布置形式,对单根钢管端头可以设置H型钢穿墙接头,以达到灵活地对一层地下室的拆撑、换撑布置的目的。通过计算发现水泥土搅拌桩内插型钢的最大起拔力不到H型钢允许拉应力的1/2,如配合有效的施工措施可以实现H型钢的完全回收。     

软弱地层半逆作深基坑支撑轴力变化规律

结合软土地区某地铁深基坑工程,通过对半逆作深基坑的横纵剖面支撑轴力值随土体开挖变化数据规律的分析,阐明了在软弱地层条件下,半逆作法深基坑支撑轴力的变化特征。结果表明:支撑轴力大小及其变化形式与支撑空间位置、施工工况、支撑形式、挖土时机及开挖速度等因素密切相关;缩短第二道钢支撑及基坑垫层浇筑时的无支撑暴露时间可有效减小最大支撑轴力值;逆作下二层板框架下土体开挖引起基坑某一剖面整体支撑轴力重分布;因第一道钢筋混凝土支撑刚度较大,其对深基坑稳定具有重要作用。     

Simulation of Conventional and Inverted Braced Excavations Using Subloading tij Model

Different construction sequences may be used in braced excavations. In the conventional or “ordinary method”, temporary retaining walls are initially placed and struts are used to brace them as the excavation proceeds downwards. In an “alternative method”, sometimes called “inverted excavation”, the tunnel walls are used to retain the surrounding earth, while the roof slab helps to brace the excavation. Laboratory model tests were devised to simulate these construction procedures. The tests were carried out under two-dimensional conditions, using aluminum rods to represent the soil mass. The walls were constructed with aluminum plates fully instrumented with strain gauges in both sides to measure the bending strains of the wall. Cylindrical bars with and without springs were used to brace the excavation in the ordinary method; while an instrumented aluminum block was used as the top slab in the alternative method. As excavation proceeded, all data relative to surface settlements, wall deflections and bending moments, as well as axial strut loads was carefully recorded. Later the laboratory tests were simulated with finite element analyses using the recently proposed subloading t_ij model (Nakai and Hinokio, 2004). The numerical results were compared with the experimental data obtained during the models tests for both construction methods. The overall recorded behavior in terms of displacements, deflection, bending moment and axial load could be reproduced with striking accuracy both qualitatively and quantitatively. This shows the capability of the model to represent the complex behavior of granular materials even under the low stress range used in the model tests. The results of model tests and numerical analyses show that the alternative method is viable and effective in controlling induced surface settlements, provided that the tunnel walls are constructed with an appropriate thickness.     

滇中引水工程超深圆形基坑施工变形和内力监测结果分析

以滇中引水龙泉倒虹吸盾构接收井77.3m超深圆形基坑工程为例,介绍了超深基坑监测布置方案,并基于监测数据研究圆形基坑受力变形规律。研究结果表明：①基坑开挖引起圆筒状地连墙逐渐变成沿一个方向拉长、而另一方向缩短的椭圆筒形状,朝向基坑内、外侧的变形值较小,远低于目前规范中对一级基坑的变形量要求;②圆形超深基坑开挖过程中,位于地连墙外侧的环向钢筋以受压为主,内侧的环向钢筋局部出现拉应力,而竖向钢筋既有部分受拉,也有部分受压,主要受圆筒结构空间变形影响所致;③墙体所受弯矩较小,最大弯矩仅为-390kN·m,出现在开挖至40m深度时;④地表变形以隆起为主,地连墙与土体之间并未发生有效滑移,土体卸荷作用使得坑底土体带动地连墙以及周边土体发生隆起;⑤基坑周围水位下降幅度很小,说明本工程地连墙采用铣接头能较好地保证圆形围护结构的完整性,具有良好的隔水效果。     

主体地下结构与支护结构相结合的复杂深基坑分析

结合一具体工程对主体地下结构与支护结构相结合的复杂深基坑进行了分析。基于土体硬化模型的平面有限元方法对基坑的施工过程进行了模拟,结果表明:该方法能较好地模拟围护结构的变形和墙后的地表沉降;同时主体地下结构的巨大支撑刚度有效地控制了基坑的位移,因而基坑开挖对地铁没有产生不利的影响。采用考虑梁板共同作用的三维有限元方法分析了变标高的首层水平支撑体系的受力和变形,基于切向弹簧边界分析了地下一层水平支撑体系的受力和变形,分析结果成功地指导了基坑的设计。     

Protection of cement-soil reinforced regions for adjacent running tunnels during pit excavation

In pit excavation,cement is introduced into ground by deep mixing method to form an improved soil raft below final formation level to diminish deflection of retaining wall and effect on surrounding structure.Owning to complicated site conditions and improper workmanship,there are always some regions left untreated in the embedded improved soil raft.In this work,Several schemes of cement-soil mixed piles arrangement are modeled in order to discuss the effect of different cement-soil reinforced regions on protection for adjacent running tunnels.Finite element results show that:when lateral regions above tunnels are not enhanced by cement-soil mixed piles,effect of enlarging vertical enhanced regions around tunnels on diminishing lateral displacement of tunnel is really small;enhancing the lateral regions next to retaining wall is more effective in reducing the deflection of tunnel and retaining wall;uplifting of tunnel under the middle pit mainly depends on lateral reinforced regions and lateral displacements of retaining wall;as cement-soil mixed piles near retaining wall in east pit are removed during east pit excavation,effect of cement-soil mixed piles in east pit on reducing the final wall deflection can be neglected;upward shaft resistances are exerted along left side of diaphragm wall during excavation,which helps to reduce the wall deflection;positive effect of single-head cement-soil mixed piles in east pit is to decreasing the uplifting of soil inside east pit.Double-head cement-soil mixed piles arranged in"T"shape decrease the effect of east pit excavation on tunnels under middle pit apparently.     

框架逆作超大基坑施工对周边环境的影响

结合工程实例,研究框架逆作法施工的超大深基坑的变形特性及其对周边环境的影响。基于该工程大量监测数据,分析得出：采用框架逆作施工能够很好地限制围护结构的变形,围护变形规律与常规施工方法基本一致;地表沉降量较小,但影响范围却远超过4.5倍开挖深度,不同于以往的地表沉降经验预测结果,降水是其影响范围广的主要原因;临近建筑物和地下管线差异沉降较小,沉降被控制在允许范围内。结果表明：框架逆作法可以有效地控制基坑的变形和保护周围环境。     

隐式中墙连拱隧道对称中隔壁工法设计与分析

针对连拱隧道工法研究现状和趋势,结合新型连拱隧道结构型式-隐式中墙复合式连拱隧道[1],提出了一种新的连拱隧道施工方法-对称中隔壁法,无需中墙临时支护,大幅提高连拱隧道的施工效率,实现了连拱隧道的快捷施工,减少了对环境的影响时间,降低了工程造价。对对称中隔壁法进行了详细设计,并进行了数值分析,结果表明:对称中隔壁法可保证隐式中墙复合式连拱隧道施工安全,各上台阶步序开挖和拆撑为控制竖向变形的关键工序,左洞拱腰与中墙连接处和左洞仰拱与中墙连接处是初期支护的安全控制点。     

大面积基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究

首先基于工程实测,研究了大面积宽基坑土方开挖前群井预降水对支护墙变形的影响,实测到基坑开挖前降水引起的最大支护墙侧移达到15 mm,约为该基坑变形报警值的47.6%;并发现对于排桩支护墙,在支护侧布置降水井,可以起到减小坑内降水引起支护墙侧移的作用;然后开展了35个常见工况的三维流固耦合有限元数值计算,研究了基坑宽度对支护墙变形的影响规律及其机理。结果表明,宽度较大基坑在同一预降水时间和深度条件下将发生更大幅度支护墙侧移,而在通常的预降水深度(0~20 m)条件下,对于宽度为20~40 m的地铁基坑,降水引起的支护墙最大变形及其增量均对基坑宽度的变化十分敏感,而对于宽度大于40 m的基坑,在同一降水深度条件下,支护墙最大侧移仅有较小的差别。而引起上述规律的机理可用降水过程中基坑中轴两侧土体侧移的叠加效应强弱来解释,基坑宽度越小,降水过程中坑内土体侧移叠加效应越明显,最大支护墙侧移就越小。