基于数值分析的深基坑围护结构优化设计

文章以合肥轨道交通1号线太湖路站深基坑工程为例,运用Flac3D有限差分软件对深基坑开挖进行模拟计算;分析了在钻孔灌注桩+内支撑的围护结构中,支撑刚度、桩体内径、支撑的竖向间距及混凝土支撑间距对桩体侧移变形和内力的影响程度;综合考虑结构可靠性和经济成本,提出了深基坑围护结构的优化设计方案,通过模拟计算得出了优化后的设计方案能在满足工程安全的前提下使地铁基坑施工更加科学合理,降低工程造价并缩短工期。     

土岩复合地层深基坑变形时空效应分析

地铁车站深基坑施工难度大,自身变形风险高,受扰动的周边地表沉降风险和建筑物破坏风险突出,而基坑变形的时空效应又是识别和控制上述风险的基础信息数据。为此,以某市地铁车站深基坑工程施工为例,研究土岩复合地层深基坑变形时空效应的特征与规律,为控制基坑自身风险和周边环境风险提供依据。首先,分析该基坑的地质条件及其土岩复合地层条件下的基坑变形模式;然后,利用Midas GTS NX有限元模拟软件,对该基坑土方开挖进行模拟,利用模拟位移云图描绘该基坑变形的动态演变过程和时空效应特殊性;利用现场监测数据分析和验证数值模拟结果,进一步总结和分析土岩复合地层深基坑变形时空效应的特殊性。     

影响深基坑围护墙内支撑系统因素的状况分析

在深基坑开挖过程中,内支撑对稳定基坑及控制基坑变形有重要意义。以某深基坑工程为研究背景,借助数值模拟方法建立了基坑开挖力学模型,考虑内支撑截面、支撑作用点位置、支撑作用点形式和支撑刚度四个影响因素,对内支撑对围护结构内力及变形的影响进行了探讨。分析结果表明:钢支撑截面的选择应视情况而定,且支撑长度不宜大于25 m;支撑位置的设置对支护结构受力及变形有较大影响,在基坑设计中应当予以重视;改进的内支撑作用点形式对改善基坑受力、控制基坑变形有积极作用;通过增加内支撑刚度的方式以减小基坑变形不是最有效的方法;研究成果可为工程实践及理论研究提供参考。     

地铁车站深基坑施工中的变形监测研究

控制基坑变形是地铁的安全运行重要保证,因此在施工中要对地铁基坑变形进行监测与控制。地铁深基坑变形监测一般可通过坑底土体变形、围护墙体变形、墙后土体沉降变形的监测来实现。在施工中,应遵循边挖边护的原则,在开挖的同时,做好支护工作。     

桩锚支护上土下岩地层深基坑沉降与变形分析

随着基坑开挖深度的不断加深以及地层分布的变化,建筑工程中遇到了大量的上土下岩地层深基坑.以特殊土岩组合地层深基坑工程为背景,对上部土层采用桩锚支护,下部岩层采用放坡开挖的组合支护稳定性进行分析,并结合监测数据对基坑变形规律进行研究.然后采用PLAXIS 3D软件建立有限元模型,计算分析不同施工阶段基坑水平、竖向变形以及...     

土岩组合地层深基坑桩撑体系变形及受力分析

以青岛地铁1号线胜利桥站施工为工程依托,对土岩组合复杂地质条件下深基坑开挖过程中围护结构桩撑体系的变形及受力特性进行研究,采用现场监测数据分析和有限元软件建模分析方法,研究上软下硬地层条件下基坑开挖土体受力及变形分布规律和基坑围护结构变形规律及受力机理.得出的结论:①桩体位移峰值位置随开挖过程不断下移,且围护桩桩体变形随着开挖进程由向坑内前倾逐渐变为")"形曲线变化;②当围护桩单独受力时,围护桩产生明显的嵌固段,桩身在嵌固段与土体交界处产一段2～3m的应力集中区域;③剪应力值不断增大,坑内土体形成塑性区,土体位移场的分布规律与圆弧滑裂面十分相似;④支撑为基坑围护结构的主要受力构件,当前一道支撑受力时,每次的位移增量逐渐减小,第四道支撑起作用时,位移增量仅为第三道支撑时的10％,说明桩撑体系协同作用对土体变形具有较强的控制作用.     

先盾后井半盖挖基坑施工过程三维数值分析

为研究先盾后井与半盖挖法相结合的特殊基坑施工方法下关键结构的稳定性及变形特征,结合先盾后井半盖挖基坑工程实例,建立了三维有限元数值计算模型,对盖板和盾构管片的变形特征、盖板下内支撑内力变化的影响因素以及基坑施工对盾构管片的影响等进行了分析,并与实际监测数据进行了对比。结果表明:半盖挖基坑盖板的最大变形出现在盖板纵向中线附近,明挖侧变形量明显大于暗挖侧;盖板下内支撑内力的变化主要受支撑两端竖向位移变化的影响;半盖挖法与明挖法相比对管片的变形影响较小,灌沙回填对于抑制盾构管片的隆起变形作用明显;数值计算结果与实际监测数据吻合度较好,研究所得结论可为类似工程的设计及施工提供借鉴。     

悬挂式深基坑地下连续墙支护数值模拟及工程优化

现场监测难以预测基坑和围护结构后期变形规律,为提前预判并规避基坑破坏风险,采用数值模拟方法预测基坑变形及围护结构工作状态。依托南京市和燕路过江通道八卦洲明挖段实际工程,针对悬挂式地下连续墙深基坑支护方式,动态模拟基坑开挖,研究地连墙墙体深层水平位移和墙体弯矩变化规律,对比监测数据验证模拟合理性。改变悬挂式地下连续墙厚度及埋深,发现地连墙厚度增大可减小深层水平位移,但对抗弯性能要求较大;增大墙体埋深可减小水平位移和墙体弯矩,但超过一定深度影响减小,通过寻求墙体厚度及埋深合理值,优化施工方案。     

基于空间效应的土岩二元地层深基坑变形规律研究

为了研究土岩二元地层深基坑的变形规律,以徐州市地铁3号线南三环站深基坑工程为研究对象,监测不同施工阶段基坑围护桩侧移、基坑周边地表沉降和内支护轴力。同时,采用数值模拟方法进一步探究不同刚度放大系数和施工顺序下基坑空间效应的差异性。结果表明:土岩二元地层基坑有明显的空间效应,基坑围护桩变形和周边地表沉降要远小于土质基坑,围护桩最大侧移所处位置的平均值为0.439 45倍的开挖深度;随着刚度放大系数的减小,围护桩弯矩增大,基坑长边与短边展现出更加明显的空间效应,而阴角与阳角处的空间效应变化不显著;施工顺序对基坑空间效应有影响,分层施工的空间效应较分区分层施工更加显著。     

长江漫滩地区深大基坑开挖工程半逆作半顺作法研究

针对长江漫滩高承压水地基,以南京市某工字型地下6层地铁换乘站基坑为依托工程,采用FLAC3D三维有限差分软件,分别对半顺作半逆作开挖法和明挖顺作法进行数值模拟,分析了基坑开挖及降水的应力渗流耦合作用对周围地表沉降、连续墙侧移和支撑轴力的影响。结果表明：1)长江漫滩高承压水地基深基坑开挖工程,地表沉降值和连续墙变形值均较大;2)工字型深基坑开挖工程,地表沉降、连续墙侧移最大值出现在上下横边中点处;3)半顺作半逆作法的地表沉降、连续墙侧移、横向支撑轴力值均小于明挖顺作法,更有利于控制基坑侧壁变形,降低基坑开挖风险。     

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。     

偏压条件下排桩加内支撑支护深基坑受力与变形分析

基坑开挖受周围环境制约较大,需根据具体条件采取不同的支护方式。尤其对于狭长基坑两侧存在偏压的情况,基坑变形以及支护结构受力会存在较大差异。本文以西安科技八路综合管廊深基坑支护工程为研究对象,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,对偏压条件下基坑的变形以及支护结构受力变化规律进行了深入的研究分析。研究结果表明：随着基坑开挖,水平位移和竖向位移均呈逐渐增大趋势,锚杆和内支撑对水平位移控制效果明显。桩身内力在锚杆与内支撑位置突变明显,避免了桩身受力过大。由于受右侧已开挖基坑的影响,导致基坑两侧变形有所差异,但位移值相差不大。说明该深基坑支护方案设计合理,支护效果良好,满足偏压条件下对基坑变形控制的要求。研究结果可为类似基坑工程的支护与开挖提供一定的指导。     

硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山区某基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明：预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。     

斜撑支护体系在深厚淤泥区域基坑中的应用

采用有限元分析方法,对佛山市某基坑支护工程施工工况进行模拟,分析开挖过程地表沉降、桩体水平位移及斜撑轴力的变化过程,并与现场监测数据进行对比,为斜撑基坑支护体系在深厚淤泥区的初步设计提供参考。通过单因素分析法,对斜撑斜率与斜撑间距进行了敏感性分析。结果表明:在深厚淤泥区,斜撑对基坑地表沉降的影响范围较为深远;在斜撑的作用下,桩顶水平位移增量得到了有效控制;斜撑在支护体系中承受压力作用,本工程中斜撑轴力最大值出现在本支护段最左侧,斜撑轴力最小值本支护段中间部位;在斜撑倾角增大的情况下,斜撑下方土体因为其距斜撑支撑点的距离更近,坑底隆起曲线有了明显的下降趋势;斜撑间距变化对坑底隆起的影响不大,但斜撑轴力受其影响较为明显,且两者间呈等斜率线性增长趋势。     

软弱地层深大基坑富水特性及组合支护控制

为研究深大基坑地层富水特性以及组合支护方案下基坑控制效果,以在建连云港—镇江高速铁路线淮安东站站前广场基坑为工程背景,开展含水层抽水试验,明确地层富水特性以及水力联系,为基坑施工提供依据;设计地连墙、TRD两种支护以及分层开挖方案,并开展了基坑控制效果现场监测分析。结果表明：(1)影响含水层渗透性因素较多,应采用多种方法比对分析,获取较为合理的水文参数;本工程含水层潜水静水位标高+6.60～+6.80m,第Ⅰ承压含水层静水位标高+3.73m~+3.75m,潜水和承压水之间有较厚的弱透水隔水层,两者之间没有明显的水力联系。(2)地连墙和TRD连接处深层水平位移最大,需要加强重点防控;地连墙侧位移分布近似均匀,TRD墙侧呈现上、中部大,下部小的“刀把”形,地连墙侧水平位移以及地表沉降控制效果均优于TRD墙侧。(3)桩顶和立柱隆沉具有明显的三阶段变化特征,支护方案对桩顶和立柱隆沉的影响差异较小;混凝土撑轴力和基坑外水位变化具有明显的四阶段变化特征;支护方案对第1道混凝土支撑即次支撑轴力的影响较大,最大轴力差异为18.8%;对第2道混凝土支撑即主支撑轴力的影响基本忽略,差异为0.7%。     

硬土场地基坑变形监测与分析

南京阳光雅居4期基坑工程处于硬土场地中,基坑开挖深度5.7 m,局部7.0 m,围护体系采用了人工挖孔灌注桩和土钉墙2种支护结构形式.施工过程中分别对桩项圈梁水平位移、土钉墙墙顶水平位移、围护桩桩侧土体深层水平位移、邻近建筑物沉降、邻近道路沉降进行了长达8个月的监测.依据硬土的物理力学特性和本次基坑变形监测结果,分析表明:硬土场地中快速挖土卸载,可致使基坑支护结构产生明显水平位移,而周围土体水平位移相对较小,由于两者变形不协调,通常导致支护结构和土体间出现裂缝;硬土场地中基坑开挖引起的邻近建筑物和道路沉降较小,对周围环境影响不明显.     

非对称超载条件下深基坑支护结构的变形分析

文章以苏州地铁1号线深基坑工程为研究背景,采用GTS软件对基坑支护体系进行了有限元分析;考虑支护结构与土体的共同作用,计算和分析了非对称超载条件下支护结构的内力和变形,并与对称超载条件下的计算结果进行对比,得到了非对称超载条件下支护结构内力和变形的分布规律。计算和分析结果表明:非对称超载状态下,基坑支护体系超载侧支撑轴力略大于对称超载条件下的支护结构,但超载侧的位移较大,基坑的稳定性处于最不利的状态。研究结果将有助于提高深基坑设计水平,为类似工程的设计、施工和研究提供必要的数据。     

基于正交试验的深基坑变形影响因素及特征机理研究

运用正交试验原理,以深基坑的地连墙的插入比、地连墙刚度、内撑横间距、一次开挖深度为因素,把深基坑开挖后地表最大沉降、坑底最大隆起以及地连墙最大水平位移作为分析基坑变形的三个指标,利用数值模拟方法对太原地铁车站深基坑的稳定性特征进行了分析。采用直观分析和多元回归分析的方法揭示了各因素在深基坑开挖变形过程中的影响机理及重要性次序。结果表明:在其他施工方式和支护参数保持不变的条件下,地表沉降、坑底隆起和墙体水平位移的最显著影响因素均为地连墙的插入比,地表沉降和坑底隆起的其他影响因素依次为内撑横间距、地连墙刚度、一次开挖深度。墙体位移的其他影响因素依次为内撑横间距、一次开挖深度以及地连墙刚度。采用多元回归方法得到了深基坑变形与各个因素之间的相关规律,并得出地连墙插入比的理想范围是0.7~0.8的结果。