复杂环境下某深厚软土基坑的实测性状研究

详尽分析了杭州某上部带有较厚硬壳层的深厚软黏土地基中,开挖深度为17.4～19.8 m,采用地下连续墙和多层钢筋混凝土支撑作为支护结构的超深基坑工程的实测性状。现场监测内容包括基坑侧壁土体水平位移、坑外地表沉降及内支撑轴力。研究表明,本案例基坑的最大水平位移与基坑最大开挖深度之比 hm mδ/H 介于0.24%～0.75%,最大水平位移超过100 mm,其中蠕变变形占总侧向变形的比例高达44%～56%,基坑水平位移蠕变速率为0.15～0.76 mm/d,蠕变速率与基坑开挖深度和基底附近土层性质有密切关系;“T”型地下连续墙和隔断墙技术对减小侧壁土体变形有一定作用。基坑坑外横向地面沉降大致呈抛物线分布,坑外纵向沉降大致呈马鞍形,地表周围土体最大沉降与基坑最大开挖深度之比 vm mδ/H 介于0.26%～0.7%,最大沉降量与坑壁最大侧向位移量的关系大致为 vmax hmaxδ=δ～ hmax2.57δ,沉降蠕变速率为0.1～0.6 mm/d。随着开挖及相邻支撑的浇筑及拆除,多层支撑支护结构中各层支撑的轴力不断变化。     

SMW围护结构用于地铁车站深基坑变形实测分析

依托南京地铁1号线某基坑工程,实测分析了围护结构深层土体水平位移、钢支撑轴力、周边地表沉降等随土方开挖、支撑设置等因素变化的规律。实测结果分析表明,围护墙最大位移位置随着开挖的进行逐渐下移,但基本在基坑开挖面以上,位于基坑深度约3/4处;基坑开挖深度较浅时,支撑轴力基本维持不变或变化缓慢,随着土方开挖,相应位置处钢支撑轴力也随之增大,垫层浇筑完成后,支撑轴力基本趋于平稳;周边地表沉降具有较明显的沉降快速发展阶段、缓慢下沉阶段和逐渐稳定3个阶段,在基坑垫层尤其是底板浇筑后,周边地表沉降趋于稳定,其变化规律和围护结构水平位移、支撑轴力变化趋势相同。     

城市隧道小间距相邻深基坑施工监测分析

结合某小间距相邻基坑开挖施工监测数据,分析了杭州深厚软土层紧邻基坑施工过程相邻位置地表沉降、立柱沉降、坑外水位、支撑轴力和深层土体水平位移的影响,结果表明:先行施工基坑受后继施工基坑的影响较小,后继施工基坑受先行施工基坑影响大,两基坑相邻侧土体的竖向位移与水平位移都较非相邻侧土体小,后继基坑开挖使得先行开挖基坑支撑轴力明显减小;先行施工基坑深层土体最大水平位移在最终开挖面附近,后继开挖基坑深层土体最大水平位移下移最终开挖面以下。     

临近地铁高架综合体项目基坑开挖监测研究

依托某临近地铁高架综合体项目基坑工程,对基坑开挖过程中坑顶水平位移和沉降、深层水平位移和支撑轴力进行监测,研究坡顶变形与时间的关系、深层水平位移、支撑轴力等变化规律。结果表明：坑顶水平位移随着工程的开挖进度向坑内偏移;坑顶竖向沉降在不同部位变化趋势类似,但数值有所差异,主要受施工荷载影响明显;围护桩深层水平位移随开挖深度呈现“两头小,中间大”的趋势,最大深层水平位移随施工进度而增加;基坑内支撑能够有效承担主动土压力,有效控制基坑变形。研究结果对类似基坑工程具有一定的指导意义。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

黄河冲积平原地区超大型深基坑开挖现场监测分析

介绍了黄河冲积平原地区某开挖范围为271 m×192 m,开挖深度为18.7～19.5 m,采用土钉、预应力锚索加钻孔灌注桩作为支护结构的超大型深基坑开挖现场监测实例,研究了超大型深基坑开挖过程中围护结构变形、地表沉降、锚索轴力的变化规律。研究表明：围护桩水平位移随开挖深度的增加而增大,围护桩最大水平位移随开挖深度的增加逐渐向深部发展。基坑外纵向地表沉降大致呈马鞍形分布,地表沉降最大值位于基坑中部附近,基坑角部沉降约为基坑中部沉降的33.9%,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围。基坑分层开挖过程中锚索轴力随开挖深度的变化而动态调整,下层锚索施工完成后,上层锚索的锚固力先减小后缓慢增长并最终趋于稳定。锚索钻孔和高压注浆施工过程中对周围已有锚索的扰动影响不容忽视。     

盖挖逆作法基坑施工监测及数值模拟分析

介绍了天津滨海国际机场扩建交通中心工程第三合同段基坑"盖挖逆作法"的施工过程,通过对深基坑开挖过程中的支护结构内力、坑周土体水平及竖向位移等的现场监测和数值模拟分析,讨论了基坑开挖过程中支护结构受力的特点及其对周围环境的影响,得到基坑周边土体水平位移的变化规律。分析表明,土方开挖对基坑周围土体的影响范围约为两倍的开挖深度;开挖过程中土体及围护桩最大位移位置基本上都处于基坑开挖面附近;在基坑施工过程中,应该尽量减小无支撑暴露的时间,加快底板浇筑,防止因土体流变而产生过大的位移。     

深基坑隔断墙保护邻近建筑物的效果与工程应用分析

隔断墙是深基坑工程实践中开始应用的一种主动保护邻近建筑物的措施，但目前对其设计参数的确定缺乏有效的理论指导，可验证其效果的实测资料也甚少。以杭州某深大基坑为背景，利用有限元分析软件ABAQUS，考虑施工工况、墙土接触，建立三维有限元模型，土体采用修正剑桥模型，对隔断墙的效果进行了深入研究，并通过工程实例计算结果和实测值的对比进行验证。研究结果表明，隔断墙可明显降低坑外地表最大沉降，减小地表沉降槽的面积，并显著减小邻近建筑物的横向角变量，对减弱开挖引起建筑物损害效果明显。隔断墙减小基坑侧壁中点附近的最大沉降和不均匀沉降的效果比基坑角部更明显。隔断墙可明显减小围护墙水平位移，越靠近隔断墙，地基浅层土体水平位移减少越明显。在隔断墙深度范围围护墙外侧土压力比未设隔断墙情况偏小，隔断墙对围护墙有“遮拦”作用，对基底土体隆起基本没有影响。     

加筋水泥土桩锚墙支护的基坑监测分析

开挖深度内地基土为淤泥质黏土,基坑西侧采用加筋水泥土桩锚大放坡开挖,其余三侧采用加筋水泥土桩锚墙支护方式支护。发现,基坑坑顶水平位移随着开挖深度的增加线性增大,到地下室封顶时,施工通道处的坑顶位移,要比不施加荷载的坑顶大2倍以上。从水平位移分布来看,基坑的阴角最小,阳角最大,基坑每侧跨中也大。对于水泥土桩锚墙支护形式,墙后土体的深层水平位移分布存在位移零点,而位移零点恰好出现在水泥土墙底附近。大放坡开挖,后面的土体也存在位移零点,但零点位置明显比有墙的浅。另外,基坑到底后,如果坑顶不作用荷载,深层水平位移变化不大,作用荷载后,深层水平位移增加较大,甚至比基坑到底时的位移高一倍以上。基坑后面路面沉降随开挖深度增加而增大,但沉降速率最大出现在基坑到底后结构开始施工的期间内。基坑开挖过程中,最大沉降出现在距离基坑约8m的地方,而不是基坑坑顶,沉降分布曲线呈凹形。靠近地面的第一排桩锚受力最大,由于第一排桩锚的屏蔽作用,分散了应力,从而以下的第二、第三、第四排桩锚的抗拔力增加不显著。     

基于HSS模型的管廊基坑支护结构受力探究

以某综合管廊基坑为例,基于HSS模型,运用有限元软件,对基坑支护结构受力进行数值模拟,探究综合管廊基坑内力、变形发展规律。研究结果表明：受支撑刚度影响,随开挖深度增加,围护桩整体变形由悬臂式转变为内凸式,桩体最大水平位移位于坑底附近。与HSS模型相比,MC模型计算得到的桩体底部水平位移值偏大,约是前者的1.60倍。地表沉降曲线呈抛物线形分布,最大沉降发生在距基坑10 m左右。MC模型计算出的沉降在坑边产生较大土体隆起。钢板桩于内支撑处产生弯矩突变,位于基坑底面偏上处;2种土体本构模型计算出的弯矩值及分布形式相差不大。当基坑支护有两道内支撑时,第一道支撑轴力先增后减;第二道支撑在安装后,轴力逐步增大,逐渐成为主受力支撑。     

根据桩身侧向位移反演非极限状态下土压力分布

根据支护桩侧向位移,反演了非极限状态下桩身所受土压力从而进行了支护桩设计,并结合工程实例进行了验算,结果表明：利用非极限状态下土压力与桩身位移的关系式,反演出桩身的受力状态处于静止土压力与主动土压力之间,符合非极限状态下土压力处于静止土压力与极限土压力之间的基本假设;并根据对反演土压力进行的验算,得出了其在基坑不同深度情况下计算的准确性。     

考虑渣土特征的盾构施工力学动态耦合仿真研究

土压平衡盾构渣土作为开挖面支护力与土仓压力之间的传递介质,其力学性能直接影响到土仓压力的控制、开挖面支护力大小和地层变形等。通过编制离散元和有限差分耦合程序,模拟了土压平衡盾构机动态掘进过程,分析了渣土改良对土仓压力传递性和开挖面地层响应的影响。研究结果表明:盾构掘进过程中土仓压力会出现一定的波动幅度,越靠近刀盘,压力的波动幅度越大。刀盘转动角度对土仓压力有一定的影响。刀盘面板转至监测点水平线上时土压力较大,刀盘开口转至监测点水平线上时土压力较小。渣土改良能增大土仓压力传递系数,降低土仓压力的离散性。压力传递系数不是一个稳定值,而是一个受刀盘转动角度影响的变化值。     

考虑开挖效应的基坑被动土压力计算

基坑围护结构上实测的内力常常远比用经典土力学理论计算的数值小,基坑内侧被动土压力的计算值偏小是造成该情况的原因之一。根据基坑开挖工况,认为开挖后土体有效上覆压力是从原地面算起的自重应力与开挖卸载引起的“负附加应力”的叠加,并采用超固结强度指标计算坑内侧被动土压力。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。     

基坑开挖坑壁土压力原位监测与分析

土压力准确计算是基坑工程设计的关键。为切实提高土压力计算的准确性,进行了大量的基坑周边土压力现场监测,以现场监测数据为依据,总结出了华北平原地下不同深度土压力(水平主应力)计算的统计型经验公式和基坑开挖导致的坑壁土体水平主应力损失的统计型经验公式,介绍了土压力现场监测方法与过程,给出了监测实例。     

板桩结构土压力理论的创新发展

对于板桩码头,其主要的荷载为作用于码头前墙上的土压力,该荷载一方面是由于港池开挖引起前墙两侧土压力的不平衡产生,另一方面是由于码头表面荷载作用于地基土,从而增加了前墙陆侧的土压力。板桩码头深水化的关键要求必须解决港池挖深导致的前墙土压力急剧增大问题,“遮帘”和“卸荷”是减少前墙土压力的有效途径,由于设置了遮帘桩和卸承台,使得板桩结构的受力情况更加复杂,涉及的关键科学技术问题是土和结构的相互作用。针对遮帘式和分离卸荷式板桩码头新结构开发过程中的土压力问题,先后研究了土体密度与粒径对静止土压力系数的影响、遮帘式板桩结构的土压力“桶仓压力效应”和“遮帘效应”,以及分离卸荷式板桩结构的土压力“卸荷效应”,为板桩码头新结构的发展奠定了理论基础。     

单锚板桩结构的工作机理研究

板桩结构作为支挡建筑物广泛应用于基坑、码头等工程中,其涉及的主要问题是土压力作用下板桩的受力和变形,而土压力与变形又是相互关联的,属于典型的土与结构相互作用问题。以单锚板桩码头结构为例,基于有限元数值模拟,探讨了板桩结构的工作机理,研究了码头港池开挖过程中前墙两侧的土压力分布、结构的内力与变形、地基土的应力应变关系,以及地基不同位置处土单元的主应力旋转等问题。研究表明:正确地模拟土体的应力应变关系是分析此类问题的关键;港池开挖过程中,前墙陆侧土压力向主动方向发展,而海侧土压力则向被动方向发展;港池开挖造成了土体单元的主应力方向旋转,特别是港池海侧下方的土体主应力方向旋转剧烈。     

无锚撑桩排式支护护壁桩侧土压力计算方法

 根据被支护土体中的成拱作用, 将间隔布桩时护壁桩侧土压力分为直接土压力和间接土压力两部分。可用小主应力拱应力分析计算直接土压力, 用大主应力拱应力分析计算间接土压力。由此得出的桩侧土压力与经典土压力不同, 呈曲线分布, 经与实测比较, 能较好地反映工程实际情况。分析了计算误差和公式适用范围。     

遮帘式板桩码头的工作机理

板桩码头结构深水化过程中遇到的主要问题是如何克服作用于前墙上的随开挖深度剧增的土压力。遮帘式板桩结构的设计思路是在传统的板桩码头前墙陆侧增加一排遮帘桩,利用其遮帘效应来分担一部分作用于前墙上的土压力,从而达到建设大型深水板桩码头的条件。通过前期开发的基于ABAQUS有限元平台的土和结构相互作用分析软件,采用"南水双屈服面弹塑性本构模型"来模拟地基土的应力应变关系,通过基于接触力学的本构模型来模拟土和码头结构的相互作用,研究了遮帘桩的工作机理和遮帘效应,探讨了遮帘式板桩码头前墙两侧的土压力分布规律,以及码头结构的变形和弯矩分布规律。通过与单锚板桩码头结构的比较,验证了遮帘式板桩码头对于板桩码头深水化的作用。     

3D Effects on Earth Pressure and Displacements During Tunnel Excavations

Three-dimensional model tests of tunnel excavation and the corresponding numerical analyses were carried out to investigate the influence of tunnel excavation on surface settlement and earth pressure surrounding a tunnel. Numerical analyses were performed with the finite element method using elastoplastic subloading t_ij model. Two types of apparatuses were used in the model tests, namely-trap door apparatus and pulling out tunnel apparatus. The minimum excavation length along the excavation direction is 8 em in the trap door apparatus. However, the process of real tunnel excavation is more continuous. For simulating real tunnel excavation in 3D, a new apparatus was developed, which is called as the pulling out tunnel apparatus. This apparatus can simulate tunnel excavation in sequential way. Both experiments and analyses were conducted with various ground depths for simulating the influence of soil cover on tunnel excavations. Surface settlements are measured at the transverse cross-section of the ground. Earth pressures at the top of the tunnel in the trap door apparatus are measured. However, in the tests performed with the pulling out tunnel apparatus, earth pressures are measured adjacent to the tunnel cross section. In this paper, the effects of 3D excavation on surface settlements and earth pressures are discussed. It is revealed that arching is formed in both transverse and longitudinal directions of tunnel excavation. Numerical results show very good agreement with the results of the model tests. In the three-dimensional analyses performed in a sequential way, earth pressure is almost zero at the excavation front, irrespective of the soil cover. In 2D analyses and 3D analyses using the trap door apparatus, the earth pressure at the excavation front does not vanish, as observed in 3D sequential analyses.