兰州地铁车站深基坑支护选型分析与数值模拟研究

为了积累兰州地铁车站深基坑设计和施工经验 ,依托兰州地铁某车站对常用支护方案进行对比 ,选定钻孔灌注桩加钢管内支撑方案 ,同时 ,采用FLAC3 D软件 ,对基坑典型断面的施工过程进行三维数值模拟分析.结果发现 :基坑开挖初期 ,桩顶水平位移较大 ,沿桩身呈前倾型分布 ;随着基坑开挖 ,位移较大部位不断下移 ,钢管内支撑施工后 ,支护桩的水平位移曲线呈")"型分布 ,最大值大约位于距离坑底1/2~1/3倍坑深处 ;坑边最大沉降点距离坑边一般约为桩体外侧5 m~10 m的区域 ,沉降影响范围约为1.5倍~2倍基坑深度 ,后续车站支护可采用适当优化的钻孔咬合桩+钢管内支撑的方案 ;对于兰州地区基坑降水工程 ,当降深不是很大、水文地质条件相对简单时 ,一般可采用坑外管井降水加坑内明排措施.     

富水粉砂地层深基坑底部注浆加固数值模拟分析

以太原某地铁车站试验段的富水粉砂地层深基坑为依托,利用三维数值计算软件FLAC3D对该工程坑底加固、坑内降水及开挖进行模拟,并将数值计算结果与现场实测数据进行对比分析。结果表明:采用高压旋喷注浆联合双液注浆加固富水软弱地层基底,能够有效阻止坑外地下水向坑内渗流,基坑周边的地下水位在整个施工过程中变化很小。基坑开挖过程中,周边地表出现最大沉降的点距离地下连续墙5~10m,而且地表沉降最大影响范围未超过2倍开挖深度;地下连续墙变形在各开挖阶段均呈现中间大两端小的抛物线形式,最终产生的最大侧向位移为22.1mm,位于距离地表开挖深度的1/2~2/3处。提高土体的弹性模量能够显著地抑制坑底隆起变形,然而对坑外的地表沉降及地下连续墙水平位移影响并不大,因此在实际施工过程中,不能盲目增大水泥掺入量,以免造成浪费。     

砂土场地排桩围护挡墙渗漏水对基坑变形规律的影响

针对富水砂层排桩挡墙渗漏水及基坑变形问题,以某地铁车站基坑工程为背景,采用数值模拟和现场实测方法对比研究砂土场地止水帷幕局部渗漏水前后基坑挡墙侧向位移、墙后地表沉降及围护桩墙内力变化规律。研究结果表明：止水帷幕局部渗漏加剧了渗流作用对基坑变形的影响,围护桩侧向位移曲线随基坑开挖深度的增大由“斜线”形向“鼓肚”形分布演变,墙后深层土体侧向位移曲线随水平距离L_p增大由非线性“鼓肚”形转变为线性分布;止水帷幕局部渗漏引起地表沉降量及影响范围增大,漏水后地表沉降显著影响区扩展为漏水前的2~3倍;围护桩身内力随基坑开挖深度增加而逐渐增大,漏水后桩身最大剪力和弯矩较漏水前减小;抑制渗漏通道扩展和阻止水土流失加剧是控制基坑渗漏灾害恶化的有效途径。研究成果可为砂土地区深基坑渗漏灾害防治与施工控制提供参考。     

污水处理厂基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究

开挖基坑前的预降水工作会对其支护墙产生一定的影响,使墙体发生侧移变形。以某污水处理厂基坑工程为例,研究分析大宽度和大面积基坑开挖前降水工作对支护墙侧移变形的影响,并与地层条件、降水时间和深度相似的长条形窄基坑进行对比,得到如下结论：坑内降水的过程会对支护墙侧移造成严重的影响,两者有着比较紧密的关系;当降水深度和降水时间基本一样时,宽度、面积较大的基坑比长条形窄基坑的悬臂侧移严重,后者墙体深部发生的侧移程度远低于大面积宽基坑;基坑支护结构出现侧移的关键原因是预降水活动造成的渗流力作用在基坑内土体上,使土体发生侧移,且方向朝向降水井,土体侧移积累导致支护墙产生侧移变形,不过此现象和支护墙的刚度并没有较大的联系,增大支护墙刚度并不能削弱墙体的侧移程度。     

考虑空间效应的基坑开挖对邻近管线的影响分析

基坑开挖诱发的周边土体位移将会对邻近管线产生不利影响。考虑基坑开挖的空间效应及管线的空间分布，将邻近管线视为Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁，采用三维影像源法提出了预测基坑开挖引起邻近管线附加水平变形的解析方法，并利用已有案例验证了该方法的合理性。结果表明：(1)管线总的水平变形主要由邻近并平行于管线的围护墙变形诱发产生，两侧的围护墙变形对开挖范围外的管线水平变形有较大影响。(2)针对管线的不同空间分布，通过定义的管线水平变形安全系数可预测基坑开挖对管线水平变形的不利程度，同时通过安全系数等值线得到了基坑开挖对管线水平变形的影响区域。(3)当管线与围护墙距离在0.75H(H为基坑开挖深度)内时，安全系数随着管线埋深的增加先减小后增大，且当管线埋深约为1.0H时管线的安全系数最小；当管线与围护墙距离超过0.75H时，安全系数随管线埋深增加而增大。     

考虑邻近建筑物影响的内撑式排桩基坑支护局部破坏研究

基坑开挖与周围环境相互影响,而邻近建筑物对基坑支护体系局部破坏的影响鲜有研究。通过内撑式排桩支护砂土基坑模型试验,研究了坑外有、无建筑物两种情况下基坑开挖、支撑局部破坏和桩后砂土渗漏对内撑式排桩基坑支护体系受力及变形性能的影响。试验结果表明：受邻近建筑物的影响,随基坑逐渐开挖,平行于邻近建筑物长边的支护桩桩顶水平位移增大,而垂直于邻近建筑物长边的支护桩桩顶水平位移减小,同时基坑中部内支撑轴力明显增大,角撑次之,边撑反而减小;邻近建筑物对平行于建筑物长边的支护桩桩身弯矩及反弯点影响较大,而对垂直于建筑物长边的支护桩桩身弯矩影响较小;局部内支撑破坏引起的坑外地面沉降较小,而内支撑连续破坏导致坑外地面产生显著沉降,影响范围为0.12~0.23倍开挖深度,同时临近的未失效支撑轴力显著增大,易引发连续破坏;邻近建筑物对平行于建筑物长边的支护桩桩身弯矩影响较大,对垂直于建筑物长边的支护桩桩身弯矩影响较小。当桩后砂土出现渗漏时,对平行于邻近建筑物长边的支护桩影响更为明显。     

赵歧泵站工程井点降水治理基坑流砂的应用技术

当基坑开挖到地下水位以下时,遇到地基土为亚黏土或砂层地质构造时,基坑开挖边坡在动水压力作用下,土粒随地下水涌入基坑内,使基坑边坡失稳,基底大量涌砂,发生流砂现象。管井井点降水法又称大井抽水法,就是沿基坑外侧每隔一定距离设置1个井管用水泵抽排降低地下水,该方法由于每个井管抽水量大,适用于渗透系数为20~200 m/d的土层,其降低水位深度为3~5 m,降水效果明显。     

粉砂地层节制闸基坑注浆加固效果数值模拟研究

以某粉砂地层深基坑为研究对象，采用FLAC3D计算并分析水闸基坑底采用注浆加固的效果，并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明：(1)基坑在开挖过程中，坑内地下水位线迅速降低，而坑外保持不变，表明施工过程中所采用的地连墙止水效果良好，可以阻止坑外地下水向坑内渗流；(2)基坑开挖过程中，坑外地表最大沉降点在距坑壁10m左右范围内，开挖的影响范围为1倍开挖深度。此外，采用注浆加固可以显著减小坑外地表沉降变形；(3)地连墙的水平位移表现为中间大、两端小的抛物线形态，且地连墙位移随开挖深度增大而增大，最大位移出现在12m位置。注浆加固后，地连墙的水平位移大大减小，当加固土体弹性模量分别为50、100和200MPa时，地连墙最大水平位移为27、24和22mm。最大水平位移减小55%～65%。     

考虑偏压作用的基坑抗隆起稳定性上限分析

为了研究偏压荷载对抗隆起稳定性的影响,提出了一种考虑偏压作用的基坑抗隆起稳定性计算方法,将墙后土体沉降变形近似简化为余弦曲线,从而在研究偏压作用对基坑抗隆起稳定性影响时可计入偏压荷载范围和坑边距等因素,同时在极限上限分析法的公式推导中考虑了土体各向异性对基坑抗隆起稳定性的影响。将该方法与HASHASH和WHITTLE提出的波士顿蓝黏土深基坑开挖有限元模型进行对比,通过数值算例研究了挡墙入土深度、基坑深度、土体各向异性、最下一道支撑到坑底距离及偏压荷载等因素对抗隆起安全系数的影响。研究表明:基坑抗隆起稳定性系数随着土体各向异性比的增加而增加,随着最下一道支撑到坑底距离增加而增大,发现偏压作用距离坑边在2倍基坑深度之内对抗隆起安全系数影响较大。最后结合案例分析验证了该方法的有效性。     

基坑形状优化及有限元模型尺寸效应分析

基于天津117大厦软土深基坑工程,建立ABAQUS三维仿真模型,定量分析基坑形状对基坑受力情况的影响规律及基坑开挖的形状效应,以及有限元模拟中模型深度和宽度的尺寸效应。分析结果表明:当基坑开挖面积相同时,圆形基坑有明显的受力优越性,且坑底回弹量也相对较小;ABAQUS软件中,当计算模型深度大于等于地下连续墙深度的2倍,宽度大于等于3.5倍地连墙深度时,模型基坑的计算结果基本不受影响。     

巨型基坑开挖对周围环境空间效应影响分析

大型基坑开挖经常会对周围环境产生不利影响。以南京市某巨形深基坑为例,结合有限元软件进行建模分析,研究不同开挖施工阶段对支护墙自身变形及坑周不同空间位置的变形影响。计算结果表明:坑外土体的位移与支护墙的变形有密切关联,长边方向地表沉降大约是短边方向的两倍;中部处的地表沉降大于角部处的地表沉降,中部处的地表沉降大约是角部处的四倍左右。说明基坑开挖对中部影响较大,角部影响较少,周边环境的影响存在显著的空间效应。     

车站基坑开挖对邻近立交桥的影响特性研究

以深圳地铁7号线黄木岗地铁车站为依托工程,研究了地铁车站基坑开挖对邻近立交桥桥桩基的影响。通过模拟不同开挖深度、不同距离和不同围护桩刚度三种条件,获得了不同工况下基坑开挖对邻近立交桥的桩基位移和应力影响特性。结果表明:三种条件下基坑开挖都使得桥梁桩基侧位移最大值出现在中部,且倾向基坑方向;在只改变基坑开挖深度的情况下,随着开挖深度的增加,桥梁桩基的侧位移、竖向沉降和Mises应力随之增大;在只改变桥梁桩基和开挖基坑相互距离的情况下,随着桥梁桩基与开挖基坑距离逐渐增大,桥梁桩基的侧位移、竖向沉降和Mises应力逐渐减小;在只改变围护桩结构刚度的情况下,随着基坑围护结构刚度的增大,邻近桩的侧位移减小。     

基坑开挖长宽比对临近管道变形影响研究

基坑开挖通常会对周围管道造成影响,为研究基坑开挖长宽比对临近管道地表变形的影响,采用MIDAS/GTS数值模拟建立三维数值计算模型,研究了开挖深度为16 m的基坑对应5种长宽比下的地表变形规律。结果表明：(1)基坑在开挖过程中,对地表影响的范围约为2.40倍的基坑开挖深度,此外,基坑侧方是否存在管道对地表变形影响不显著;(2)基坑开挖长宽比的变化对地表位移和支护结构的侧移影响趋势基本一致,即两者均随基坑开挖长宽比增大而显著增大;(3)当基坑开挖长宽比小于0.80时,沉降最大值的比值随基坑长宽比增大而线性增大,当长宽比大于0.80时,沉降最大值的比值随基坑长宽比增大而保持不变。     

淮安东方希尔顿工程基坑支护设计

淮安东方希尔顿工程地下室基坑开挖深度为4.30 m。综合考虑开挖深度、场地土层、水文地质和周边环境等因素,根据区段不同,支护结构分别采用土钉墙、5排深层搅拌桩和4排深层搅拌桩重力式挡墙型式,提出基坑降排水措施,设计基坑开挖施工方案。     

基坑开挖前降水对围护变形影响分析

高水位地区基坑工程项目的预降水往往会引起基坑围护一定的初始变形,有时甚至超过开挖引起的变形量,而大多数基坑变形初值采集一般在预降水完成后,开挖前降水引起的围护初始变形问题较难引起重视,对相关案例分析研究就显得尤为重要。结合上海某基坑工程案例,通过该案例中开挖前降水监测数据分析,并进一步采用有限元模拟,得出基坑支护前降深过大将引起基坑较大水平变形,揭示了单独降水对围护变形的影响机理,为后续基坑工程评估预降水的变形影响提供借鉴。     

水利工程中节制闸基坑支护及开挖土体变形特征研究

基坑支护主要结合周边环境、地质情况综合考虑，根据横河节制闸基坑工程情况，采用支护桩进行支护。为了分析基坑开挖过程中的变形情况，建立数值模拟模型，研究分层开挖过程中基坑的变形特征。结果表明，距离基坑中心越远，周边土体变形量越小，坑底回弹变形量越小；基坑变形速率随着基坑开挖深度的增大而增大，基坑变形影响范围主要集中在距坑边1倍基坑深度范围内；根据变形监测数据，侧壁变形量与基坑开挖深度满足y=2.7356e^0.5379x(R²=0.9983),基坑回弹变形量与基坑开挖深度满足y=0.1959e^0.6567x(R²=0.9846)。在施工过程中，需要严格控制基坑开挖速率，保持基坑变形量的稳定，同时需要加强对周边厂房的监测，做好预警工作。     

基坑开挖中渗流场与变形稳定分析研究

渗流效应对基坑工程的安全稳定影响很大,研究基坑渗流对指导设计施工具有很强的现实意义。文章基于有限元分析原理,结合实际工程建立数值模型,计算不同开挖深度下的基坑渗流场和地面沉降变形等,与工程实测资料对比分析,得出基坑开挖过程中的渗流场变化。研究成果对指导施工和设计研究具有一定的实际意义。     

软土基坑开挖对临近既有隧道变形影响研究

基坑开挖后,地基由于应力卸载而回弹,导致临近基坑的隧道发生变形,其变形大小不仅受基坑开挖卸载程度的影响,还与隧道所处的位置有关。依托宁波市地铁1号线盾构隧道工程,基于土体小应变硬化模型和二维有限元数值方法,开展软土基坑开挖对临近既有盾构隧道管片变形影响的数值模拟,分别采用单因素分析法和多因素分析法,针对不同基坑宽度、基坑开挖深度、隧道拱顶埋深以及隧道与基坑距离等影响因素,分析了隧道管片竖向和水平位移随不同影响因素的变化规律。结果表明：(1)基坑开挖影响下,既有隧道管片竖向位移和水平位移均随基坑开挖深度的增大而逐渐增大,隧道管片竖向位移方向表现为沉降,水平位移方向表现为向基坑方向产生位移,管片呈“横鸭蛋”状变形。(2)单因素和多因素分析方法结果表明,基坑开挖深度、隧道与基坑距离、基坑宽度均为影响隧道沉降和水平位移的重要因素,而隧道拱顶埋深产生的影响相对较小。     

某复合土钉墙支护基坑的变形监测与数值模拟研究

目前,越来越多的深基坑采用复合土钉墙支护,以某采用复合土钉墙支护的深基坑为研究对象,在基坑开挖施工过程中,对基坑侧壁深层水平位移,顶部水平位移,顶部竖向位移进行监测.通过对现场的监测数据分析与研究,可以得出在安全可控的范围之内,该基坑的整体变形值随着开挖深度的增加而增大,基坑侧壁的深层水平位移沿深度方向呈鼓腹状,基坑支...     

考虑地表荷载的基坑降水开挖应力应变分析

考虑渗流-应力耦合作用下的基坑开挖是当前的研究热点。为定量研究地表荷载对基坑降水开挖过程中土体应力应变特性的影响,基于有限单元法,对某基坑的开挖过程进行模拟。结果表明:地表荷载对基坑开挖造成的位移和应力松弛影响很大,基坑底部卸荷回弹隆起明显;地表荷载对渗流路径和渗流速度没有影响,墙趾附近水流流速最大,易发生流土现象;存在地表荷载一侧的基坑边坡稳定性更低,连续墙发生更大的位移、轴力和弯矩。研究成果可为类似基坑工程降水开挖的设计和施工提供参考。