Performance of a foundation pit supported by bored piles and steel struts: A case study

Retaining structures with bored piles and temporary inclined steel struts are suitable for the reinforcement of underground projects located in urban areas of high-density development as they are convenient for use in earth excavations and their use leads to considerable savings in time and cost. However, few data are available on foundation pits supported by bored piles and inclined steel struts. This paper presents a case study to investigate the behavior of a large-scale foundation pit supported by bored piles and inclined steel struts, in which the movement of the foundation pit and the displacement of the retaining structure are reported. The measured results along the length of the foundation pit were found to be smaller than those along the width (with a difference of approximately 13.5–30.0%), including the vertical and lateral displacement of the foundation pit, as well as the lateral displacement of the bored piles. The lateral displacement at the top of the bored piles, δ_h, was 0.2–0.5% of the excavation depth, H_e. The lateral displacement of the bored piles decreased with the decreasing distance from the corner (with a difference of approximately 50%), which demonstrated the corner effect on the movement of the bored piles. Based on the measured results of this field case, it was found that the maximum settlement and the lateral displacement were located at the cross section through the center of the west side of the foundation pit. In order to predict the distribution of settlement at the surface and the basal heave at this section, plane-strain finite element analyses were conducted to estimate the location where the maximum settlement occurred at the surface of the foundation pit. The difference between the numerical results and the measurements was found to be in the range of 2.6–33.0%, which validates the numerical model with some reasonable accuracy. The numerical results show that the maximum surface settlement occurred at a distance of 0.6 H_e away from the top of the foundation, whereas the settlement at the bottom of the foundation was almost uniform at the final construction stage (e.g., 25?mm).     

地铁区间隧道下穿既有桥梁桩基础加固措施

结合北京地铁九号线前矿山法隧道穿越既有人行天桥桩基的施工实例,介绍了天桥桩基础的加固措施和隧道内的加固措施,控制了隧道上方桥梁桩基沉降和位移,确保桥梁和隧道结构的安全施工。     

旋喷桩连续施工引起的地表变形现场试验研究

旋喷法作为一种有效的地基加固方法,被应用到基坑、隧道、路基施工等多种工程领域。旋喷桩施工时,高达数十兆帕的注浆压力以及不断注入的水泥浆会对周围土体产生扰动,引起土体变形,危害周边既有结构物的安全。在宁波软土地基上进行了连续旋喷施工试验,研究了连续旋喷施工引起的周围土体的地表变形。采用了全自动全站仪对施工过程中的周边土体进行实时监测。监测结果表明,地表最大水平位移为180.31 mm,地表隆起为179.54 mm。累计地表最大垂直位移与水平位移均随与相邻旋喷桩的距离的增加而减小。在相同距离下,越靠近施工区域中心线,位移越大。基于监测结果,提出了一些减小旋喷桩施工对周边土体影响的方法。     

新建隧道盾构施工引起邻近地铁隧道沉降分析

以广深港客运专线隧道盾构施工、下穿深圳地铁3号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行施工过程模拟。探讨了施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道地面、底部沉降的分布性状以及新建与既有隧道的安全。结果表明,最大沉降点都位于新建与既有隧道的中心线上,沉降分布以各自中心线为对称轴呈左右对称性状,在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面沉降和隆起满足要求,既有隧道结构底板沉降满足运营要求。     

箱涵施工对下方已运营地铁盾构隧道的影响分析

本文结合广州市某道路快速化工程中箱涵所在场地的勘察资料及下方地铁区间隧道结构设计情况,采用MIDAS—GTS数值分析软件．建立了该箱涵施工及使用对下方地铁区间隧道结构影响的三维数值分析模型,以及考虑实际荷载情况的隧道平面结构荷载法分析模型,分析评估了本箱涵开挖卸荷对下方既有地铁隧道变形和受力情况的影响。研究表明,该箱涵开挖施工及修筑回填期间,下方地铁区间隧道的最大水平及竖向位移均位于箱涵正下方的管片顶部,总体位移的最大值为4．74mm,小于地铁保护要求的总位移控制值。同时,下方盾构隧道结构的最大正弯矩值为11．8kN·m,最大负弯矩为-12．3kN·m,管片及接头的弯矩均远小于相应的弯矩控制值。由此可见,该箱涵施工及使用不会危及到下方地铁区间隧道的结构安全．不影响地铁的正常运营。     

SMW工法桩施工对深层土体水平位移影响试验研究

依据现场试验资料,对比研究采用不同水灰比、下钻速度下的SMW工法桩对深层士体位移的影响,结果表明水灰比1．2、下钻速度50mm／min比较适用,可为邻近运营地铁隧道沿线围护桩提供施工参数。     

施工因素对钻孔灌注桩受力性状的影响

由于摩擦型钻孔灌注桩承载变形机理的复杂性,影响其承载性能的因素也是多方面的。通过对冲孔灌注桩和旋挖灌注桩的桩顶、桩端沉降量的静载试验资料及桩身应力应变测试资料的分析,揭示了不同施工工艺在不同荷载水平下桩的受力性状差异,并就影响桩侧摩阻力的因素进行了深入探讨。分析表明,施工造成的桩周土的性质,桩土相对位移,桩端沉渣,成孔时间,护壁清孔方式等因素的不同均会对单桩极限承载力产生重要影响。如果施工工艺选择不合理,单桩极限承载力会受到很大影响。     

苏南软土地区地铁车站深基坑变形特性研究

由于目前苏南地区的南京、苏州、无锡都在大规模建设地铁项目,且常州地铁也已立项,所以苏南地区地铁项目建设将会持续很长一段时间。 为了给该地区地铁项目的设计及施工提供一些借鉴,收集了现有相关文献资料的数据,通过对该地区多个地铁深基坑实测数据分析,应用经验统计法得出开挖深度为10～20 m左右的围护结构为地下连续墙或咬合桩的地铁深基坑的变形规律。提出了最大侧移位置为(0.57 h～1.13 h),基本在开挖面附近、最大沉降值在(0.62‰ h～3.17‰ h)范围内、最大侧移值与最大沉降值基本成线性关系。并与上海地区经验统计数据比较后发现苏南地区相关数据得出的规律与上海地区具有相似性,但存在一定的差异。这些结论可为今后苏南地区的地铁深基坑的设计与施工提供参考。     

地铁隧道开挖过程三维物理模型动态试验研究

据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅隧道开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅隧道的全过程,研究了站厅隧道、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅隧道洞周特征点的位移。模拟并研究了混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对指导地铁施工、研究在已建成双隧道间拓展开挖站厅空间具有十分重要的意义。     

新建隧道穿越施工对既有双线地铁隧道的影响

某越江隧道拟近距垂直穿越既有双线地铁隧道,本文采用大型非线形有限元分析软件进行了三维弹塑性数值模拟。研究内容主要为不同净距穿越时,新建隧道施工对既有地铁隧道的影响规律。计算结果给出了新建隧道近距垂直穿越既有双线地铁隧道时的力学规律。     

塑料套管混凝土桩加固公路软土地基现场试验研究

根据某一高速公路塑料套管混凝土桩加固软土地基工程实例,对桩土应力、地表沉降、横向位移、不同深度孔隙水压力进行观测,讨论了塑料套管混凝土桩桩承式路堤的工作机理。结果表明：塑料套管桩加筋路堤的临界高度约为1.26倍桩净距,观测期末,荷载分担比接近89%;桩帽和桩间土最大差异沉降为30 mm左右,且应力集中比随着差异沉降的增大而线性增大;路堤堤脚附近不同深处横向位移随着路堤填筑高度的增加而增加,施工结束时,地表以下2.5 m处横向位移最大,为12.86 mm;横向位移-沉降比和横向位移增加率随着路堤填筑高度的增加逐步减小并趋于稳定,塑料套管混凝土桩加筋路堤系统能够有效防止路堤横向位移的发展和改善路堤的整体稳定性。     

近间距下穿高架群桩的基坑施工可行性

应用平面有限元软件对上海某地道下穿轨道交通11号线基坑施工进行了模拟分析。基坑开挖造成的土体侧向卸载,影响着临近群桩基础的安全。分析结果表明:临近桩基侧移与围护桩变形有一定的相关性,发生最大侧移的地方均位于基坑开挖面处,而围护桩弯矩的发展变化跟支撑位置和刚度有着直接关系;基坑开挖造成的侧向卸载作用对临近桩基的影响明显大于对承台的影响;不考虑桩基侧移的情况下,侧向卸载造成摩擦群桩承载力降低量可忽略;围护结构支护状态的有效性对减少临近桩基侧移和保持群桩承载力起到关键作用。     

双隧道对群桩影响的三维离心模型试验研究

在膨胀土地基中进行了双隧道对群桩影响的三维离心模型试验,目标地层损失比为2%,着重研究引起的地基沉降槽、附加弯矩、轴力的变化规律。试验得出：膨胀土地基中每个隧道开挖形成的地表沉降槽仍符合Peck高斯曲线,双隧道共同作用形成的沉降槽可以看作是每个隧道单独作用形成的沉降槽的叠加;两个隧道开挖引起的前后桩弯矩规律类似,最大附加弯矩均出现在拱冠附近,但存在明显的前桩遮拦效应;随着第一个隧道开挖的临近及远离,前后桩轴力会发生明显不同变化,而第二个隧道影响明显不同,附加轴力最大值约为工作荷载的10%。     

拆复建桥桩对软土地层盾构隧道结构影响研究

以大直径桥桩紧邻既有地铁盾构隧道施工为研究背景,基于隧道病害调查和长期变形监测数据,分析典型河漫滩软土地区钻孔桩打、拔近接施工对盾构隧道衬砌环结构影响,并对钢护筒超前加固效果进行量化评估。结果表明:近距离桥桩拆复建工程在原隧道结构较大变形的基础上,进一步对结构病害产生不良影响,使得结构安全性储备降低,需要进行及时必要的修复性处理;淤泥质粉质黏土较其他地层内隧道受施工影响变形量更为显著;采取钢护筒措施可减少隧道62.5%位移变形量、42.9%横断面收敛变形量。     

微型钢管桩加固既有基础变形特性现场试验

依托河南理工大学锅炉房既有基础加固工程,优化微型钢管桩群桩加固既有基础的施工步骤,将既有灌注桩基础与柱身简化为一端固接一端简支梁模型并验证其准确性; 开展微型钢管桩加固既有基础变形特性现场试验,测得微型钢管桩群桩施工过程中既有柱子和两柱之间的地表位移以及柱子角度的变化规律,比较顺逆结合和单一逆时针群桩施工顺序对既有柱子以及地表位移的影响,探讨加固施工过程对既有上部柱子结构的变形(位移、倾角)机理。结果表明:顺逆结合的群桩施工顺序相对优于单一逆时针压桩顺序,地表位移最大值可以减少约50%,顺逆结合或单一逆时针施工顺序引起的地表位移最大值分别为既有上部柱子位移的1/6和1/4; 先施工的微型钢管桩会对周围土层产生一定的遮帘加筋作用,后施工桩朝此方向造成的土体扰动和位移相对减小,从而减小了微型钢管桩施工对既有上部柱子结构的影响; 2种施工顺序试验条件下,位移与应力最大值一般出现在第3根桩或第4根桩施工过程中。     

邻近桥桩暗挖地铁车站施工方案及桥桩保护措施研究

 北京地铁十号线呼家楼站邻近京广桥,受桥桩位置制约,车站主体结构采用分离结构型式,原设计施工方案为CRD法,由于车站主体结构沿走向邻近桥桩(距桥桩最近距离仅为2.16 m),施工风险大,因此所选施工方案必须能够确保邻近桥桩的安全。通过工程类比和有限元数值分析,选择对邻近桥桩保护最为有利的洞桩法(PBA)方案。根据邻近桥桩与地铁空间位置关系,将邻近桥桩划分不同的风险等级,采取相应的控制措施。在车站施工期间对桥桩变形和地表沉降进行跟踪监测。监测结果表明：车站主体结构的施工方案合理,对邻近桥桩的保护措施有效,能够确保邻近桥桩和地铁车站施工的安全。     

施工工艺对桩基桩端效应的影响研究与应用

结合工程试桩资料研究桩基施工工艺技术对桩基桩端效应的影响。提出钻孔桩的桩端效应与打入桩(挤土桩)不同,属于桩端减弱效应,即桩端附近土层的摩阻力会明显降低,并随着离开桩端距离的增加而逐渐减弱,同时引入附加泥皮的概念来解释钻孔桩的桩端效应产生的机理,最后提出了改善钻孔桩桩端效应的有效措施—桩端后压浆技术。     

浅埋暗挖地铁站厅洞室开挖过程物理模型试验及土体变形规律研究

 据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅洞室开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅洞室的全过程,研究站厅洞室、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅洞室周围特征点的位移。模拟并研究混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对研究在已建成地铁双隧道间拓展开挖站厅空间的施工具有重要的参考意义。     

超近距离基坑施工对交叠地铁的影响及响应

随着城市发展,既有地铁车站及隧道结构不可避免地会与邻近新建工程相互影响。针对此问题,本文以北京某邻近地铁6号线车站及区间隧道的超近距离基坑工程实测资料为基础,运用MIDAS/GTS软件建立了三维数值分析模型,对基坑施工进行了全过程动态模拟。通过数值分析和实测分析等手段,研究了既有交叠地铁车站及隧道对超近距离基坑施工的影响及响应。结果表明:由于既有结构刚度大于土体刚度,会影响基坑开挖产生的土体位移场,使既有结构侧土体隆起明显小于无结构侧、隆起减小速度明显大于无结构侧;既有结构的存在同样会影响围护桩的变形,使既有结构侧的桩侧移量小于无结构侧;随着平面内与基坑距离和平面外与基坑竖向距离的变化,既有结构的位移响应会有所不同;平面内与基坑距离和截面刚度变化,既有道床和轨道也会有不同的响应。研究成果可为类似超近距离施工及交叠隧道工程提供参考。     

盾构近距离下穿对上覆已建隧道影响的实测研究

通过对上海轨道交通7号线下穿地铁2号线施工期间已建隧道的实测数据分析,探讨了施工扰动影响下已建隧道的隆起、沉降曲线波峰位置的偏移、二次穿越的叠加效应、穿越施工的影响范围等。结合典型工况及施工参数分析已建隧道受盾构穿越施工的影响,得出盾构穿越期间已建隧道先隆起后沉降;曲线形态由近似正态分布向类似M型的双波峰转变;上方已建隧道变形最大值偏离投影正交点;完成后第42 d已建隧道的变形趋于收敛,盾构穿越施工的横向影响范围为4D(施工盾构直径),在盾构纵向推进方向影响范围在3D至5D间等结论。