深基坑开挖及降水诱发邻近建筑物变形破坏机理及影响因素

为分析深基坑开挖及降水诱发地表不均匀沉降而引发邻近建筑变形、破坏机理,以广州某深基坑开挖—降水—开挖为例,从理论角度分析了同时考虑开挖和降水前后土体自重应力变化、渗流动水压力引起的有效应力变化以及止水帷幕对土体沉降约束作用时坑外土体沉降机理;借助三维渗流有限元模型分析土层-地下水-承台-桩相互平衡协调问题,探究建筑开裂原因并分析了多种影响因素。结果表明：坑外建筑物变形主要由井点降水超采所致,开挖影响较小;建筑物距基坑越近桩基变形越大,间距大于降水深度时可显著减小建筑变形;桩基刚度越大,桩体位移越小但弯矩越大;止水帷幕越深,建筑物沉降越小,一定深度后防沉降效果显著降低;分次降水能有效减小建筑物沉降,且此方式成本较低,具有很好的现实意义。     

深基坑悬挂止水帷幕结合回灌对控制沉降数值模拟分析

悬挂式止水帷幕不能完全阻隔基坑内外水力联系，此时基坑周边环境难免受到基坑降水的影响；当深基坑内降水程度较大时，为保证周边建筑安全，悬挂式止水帷幕结合坑外回灌的方案开始被用于实际工程中。文章以某深基坑工程实例为依托，利用有限差分软件FLAC3D对基坑降水工程进行数值模拟，对悬挂式止水帷幕条件下深基坑工程降水与回灌过程中的水位变化与地表沉降进行分析。研究表明，止水帷幕结合回灌的方案能够大幅减小基坑外水头降深，有效控制基坑外的地表沉降发展，对比未设置止水帷幕和回灌措施的降水方案，水头降深和地表沉降控制率可达80%以上。合理排布回灌井位置，尽早启动回灌井回灌，可使沉降控制效果最优化。     

悬挂式止水帷幕深基坑分级降水开挖变形特性

在地下水丰富且发育有深厚的透水层的地区,考虑到施工难度以及经济性因素,深基坑的隔水设计往往采用悬挂式止水帷幕.基于佛山地铁某深基坑变形实测资料,采用ABAQUS建立三维流固耦合模型,考虑分级降水开挖的实际工况,研究开挖过程中悬挂式止水帷幕基坑的变形规律.结果 表明:地连墙变形在开挖的各个阶段均呈“中间变形量大,两侧变形量小”的鼓胀形.最大侧向位移点在开挖的各个阶段均位于开挖面附近,随开挖深度的增加呈下移趋势.地连墙墙顶位置容易朝着坑外发生变形.坑外地表沉降曲线呈“凹槽”形,随着开挖深度的增加,最大地表沉降点逐渐远离基坑.在基坑开挖过程中,软土层开挖扰动引起的地表沉降呈减小趋势,由坑内降水引起的地表沉降呈增加趋势,由降水引起的沉降可达总沉降量的一半以上.回灌前后坑外地表沉降分布规律基本一致,均呈“凹槽”形,采取回灌措施可在一定程度上控制悬挂式止水帷幕地表沉降变形.     

流固耦合下隔水帷幕对深基坑的变形特性研究

本文以某软土区止水帷幕深基坑监测为背景，使用COMSOL Multiphysics对基坑分层建模并建立二维渗流-固结耦合模型，研究流固耦合模型在软土地区基坑数值模拟的可行性，基坑渗流模型的建模方法，并分析不同隔水帷幕建模方法对基坑水平位移及坑外地表沉降的影响.研究表明：COMSOL Multiphysics模拟基坑变形数值与实际监测数值较吻合，降水渗流作用对基坑变形具有很大影响.止水帷幕对于减少坑外水位下降和控制地表沉降有显著作用.设置隔水帷幕后，地面沉降量减小，而缺点是导致围护结构变形增大.最后模拟了不同深度隔水帷幕对坑外地表沉降的影响，认为隔水帷幕对坑外沉降改变量有先增大后减小的规律，深度过小或者过大对沉降量的控制效果不好.弱透水层交界处有沉降改变量的极大值，弱透水层处沉降量改变量有明显骤减.     

富水圆砾层深基坑双排桩变形特性

以南宁地铁4号线那洪立交站附属围合区富水圆砾层深基坑为工程实例,对围合区基坑双排桩的桩顶水平位移、桩身水平位移、坑外地表沉降及地下水位进行监测,进而对基坑双排桩支护结构的变形规律进行分析,同时对止水帷幕效果进行评价.结果表明:受基坑开挖及圆砾土性质影响,桩顶水平位移在前期增长较快,受泥岩流变特性影响,停工期的变形呈现一定时间效应;桩身水平位移曲线呈"鼓胀"形,因双排桩刚度大且能够协调自身内力和变形,最大值仅为23.22 mm,桩底处几乎没有产生位移,嵌固稳定性较好;坑外地表沉降曲线受桩侧阻力影响呈"凹槽"形分布,最大值仅为0.12％H(H为基坑深度),基坑开挖对周边地表的影响主要在0.7H范围内的主要影响区;相较于监测起始水位,坑外地下水位最低点为950 mm,表明高压旋喷桩具有良好的止水效果.综合分析在圆砾层中采用双排桩支护结构是可行的,采用高压旋喷桩止水帷幕能满足施工要求.     

建筑群内深基坑开挖的地表沉降特性数值模拟研究

建筑群内深基坑开挖造成的地表沉降问题是当前基坑计算理论研究的热点问题。采用因子变化法,利用FLAC3D对基坑开挖引起的坑外地表沉降进行了数值模拟研究,并分析参数灵敏度对坑外地表沉降的影响。研究表明:基坑周围建筑物的布置特征、建筑高度和建筑与基坑的距离对基坑外土体的沉降量影响较大,建筑的不均匀分布将增加基坑及周围沉降值;建筑物高度相同时,距离与沉降量成反比关系;当建筑物距离基坑边缘距离相同,建筑物的高度与基坑周围土体沉降量成正比关系;建筑物的高度比建筑物距离基坑边缘的距离对基坑周围土体沉降量的影响更大。     

深基坑开挖对周边地表沉降变形的影响

为有效控制基坑周边地表的沉降变形,应用弹塑性大变形理论与有限差分理论,对哈尔滨地区桩-锚支护形式下深基坑开挖引起的周边地表沉降进行了数值模拟,分析了开挖深度、锚杆层数、建筑物距离对基坑周边地表沉降变形的影响规律及基坑周边地表沉降变形的量化范围。结果表明,基坑周边地表的沉降量与沉降范围随锚杆层数的增加而减小;建筑物的存在不仅增大了地表的沉降量,而且使基坑周围地表的最大沉降区向基坑方向移动;当建筑物与基坑的距离小于1.0倍基坑设计开挖深度时,建筑物距离对地表沉降变形的影响较明显;基坑开挖对周边地表的影响范围基本在与基坑边缘相距1.5倍基坑设计开挖深度范围之内。     

近接浅基础建筑物深基坑变形特性及关键参数

基于现场实测数据和数值模拟对深基坑围护结构和既有建筑物的变形特性进行了研究.采用有限元方法建立数值计算模型,结合现场实测数据和已有文献对邻近既有建筑物深基坑开挖变形规律进行参数分析,全面揭示了不同工况下围护结构变形与建筑物沉降的关系.结果表明:桩锚支护结构在锦州地区深基坑应用效果较好,控制变形能力强;矩形基坑的坑角效应显著,坑角处平面应变比(PSR)值约为0.4~0.6;建筑物基础埋深和基坑开挖深度对建筑物平均沉降(δ_va)与围护结构最大侧移量(δ_hm)的线性关系影响不大;建筑物与围护结构距离L不同时,δ_va与δ_hm数据离散性较大,随着L的增加,δ_va/δ_hm逐渐减小.     

深基坑降承压水对墙体变形和地表沉降的影响

针对深基坑施工引起的环境变形问题,采用流固耦合数值方法,探讨了深基坑降承压水对墙体变形和地表沉降的影响规律.依托工程实例,采用基于Biot固结理论的流固耦合分析方法,通过力学和渗流交替迭代计算模拟开挖降水的耦合作用,并以实测数据验证该方法的合理性.建立三维数值分析模型,对比有无降水条件下基坑的墙体变形和地表沉降,获得深基坑降承压水引起的坑外附加地表沉降曲线,并与相同水位变化下一维固结理论的计算结果对比,探讨两者间的差异及其产生机理.研究结果表明:深基坑降水对墙体变形影响较小,但会明显增大坑外地表总沉降量及其影响范围;基坑降承压水引起的坑外附加地表沉降在墙后1.5倍开挖深度以外,与一维固结理论的计算结果相同;墙土共同作用是导致深基坑降水引起的坑外附加地表沉降在墙后1.5倍开挖深度范围内波动的主要原因.     

佛山地铁二号线湾华站深基坑开挖的变形特性分析

地铁的修建尤其是车站的施工和盾构的始发过站等都涉及深基坑的开挖,需要通过监测关注开挖过程中的基坑变形.以佛山地铁二号线湾华站深基坑为工程实例,对围护结构和坑外地表的监测数据进行了整理分析.结果表明,围护桩在开挖过程中表现出内凸型的变形模式,最大水平位移发生在0. 7倍至0. 8倍开挖深度处.坑外地表沉降呈现出凹槽形,最大地表沉降发生在距坑边3 m处.根据实测和理论分析,该基坑开挖的影响范围为2倍开挖深度.     

悬挂式止水帷幕基坑降水开挖对临近高铁桥墩影响

当含水层深厚时,基坑工程中常采用悬挂式止水帷幕,此时止水帷幕深度对基坑降水开挖引起的周边地表和建筑物变形有着重要影响。为了研究不同止水帷幕深度条件下基坑降水开挖对临近高铁桥墩变形的影响,采用三维有限元软件,对苏州某地铁车站基坑降水开挖过程进行数值模拟。结果表明:随着止水帷幕深度增加,临近基坑的高架桥墩沉降量逐渐减小,当止水帷幕深度41、91 m时,距基坑42.5 m处的高铁高架桥墩沉降量分别为31.88、4.18 mm;在悬挂式止水帷幕条件下,止水帷幕深度大于91 m才能满足基坑降水对临近高铁桥墩的沉降控制要求(≤5 mm)。     

膨胀岩地铁车站深基坑快速施工技术

依托成都地铁4号线万年场站的建设过程,研究了膨胀岩地铁车站深基坑快速施工技术,通过快速进行基坑开挖和内支撑的架设,同时做好防排水,从而确保基坑施工不受泥岩遇水膨胀的影响。基于拉中槽放坡的纵向分段(9段)和竖向分层(13层)的基坑快速开挖方法效果显著,高效地完成了基坑开挖及钢支撑架设工作,比计划工期少用了26.4d,且整个施工过程中都保持了基坑及周围建构筑物的安全。     

基于流固耦合效应的红砂岩地层深基坑围护结构变形特性分析

降水渗流引起的基坑变形问题十分复杂,采用流固耦合的数值方法,以兰州某地铁车站红砂岩深基坑为研究背景。对围护桩体水平位移、基坑内外土体竖向位移和水位变化进行现场监测,利用FLAC3D建立车站基坑降水开挖耦合模型,分析了围护结构的变形特性以及基坑内外土体竖向变形规律。结果表明围护桩体最大水平位移在0.5倍左右坑深处;基坑开挖对周围土体在0至2.5倍坑深范围内的沉降变形影响显著,最大沉降值发生在距离基坑边缘约0.55倍坑深;降水引起的基坑内外沉降随时间增加呈减小的趋势,降水与立柱桩联合作用使坑底隆起显著减小,基坑内外同时降水有利于解决红砂岩透水问题。考虑流固耦合的数值模拟与现场监测相结合预测兰州地区基坑变形更具科学性。     

浅谈深基坑开挖周围地表沉降的预测方法

深基坑开挖是一项复杂的系统工程,在支护加固以及变形控制不当的情况下,常会因边缘地面沉降量超出设计值而危及周围各种构筑物的正常使用：如地下市政管线的破裂,周围建筑物的倾斜等。本文总结并对比基坑开挖周围地表沉降的预测方法,并提出了自己的一些看法。     

天津市某医院深基坑工程变形特性及预测研究

依托天津地区软土大背景下的深基坑工程,对天津市某医院大尺度深基坑开挖施工过程中的现场观测数据进行理论分析,并利用FLAC~(3D)软件建立3D基坑模型并对基坑开挖支护全过程进行动态模拟,将软件计算结果与基坑现场监测数据进行对比。对比结果表明:模拟所得数值与现场观测数据规律较为贴切,随着基坑开挖进一步进行,外侧土体位移量逐步增加,当基坑开挖全部完成时,土体出现最大沉降量,桩顶水平位移与深层水平位移均满足监控测量标准的要求,说明所选取的支护结构等措施可以较好地控制基坑围护结构的变形并提出预测最大侧向位移的公式为后续类似工程提供一定的参考依据。     

基于复杂环境下软土基坑开挖阶段的变形监测与分析

为研究软土地区城市中心区域基坑开挖对临近道路地表沉降的影响,围护结构顶部变形规律,内支撑轴力变化趋势以及内支撑对道路地表沉降和围护顶部变形的影响性状,以上海地区陶家宅深基坑工程为背景,通过对该深基坑开挖过程中围护结构顶部水平位移、垂直沉降,临近道路地表沉降,内支撑轴力进行信息化监测,并对实测数据进行了分析。结果表明:位于基坑中部位置的围护结构,其顶部水平位移的变化速率及最终位移量都要比处于坑角位置处的围护结构相应的值要大,且二者差值较大。基坑临近道路地表在不同的工序下不是以单一沉降特征进行沉降,而是不同特征交替出现。由此可见:内支撑可较好的约束围护结构顶部变形以及道路地表沉降,在开挖时要缩短暴露时间及时加设支撑。基坑中部的变形及沉降均要大于角部位置处的变形与沉降,在施工时要对该位置做好防护工作。     

深基坑桩锚支护结构位移分析及数值模拟

基坑开挖会引起周边既有建筑和道路的沉降和位移。为了研究基坑开挖过程中,土体卸载对周边既有建筑的影响规律,以安徽璀璨明珠商场深基坑工程为研究对象,对桩锚支护结构在深基坑中的应用进行研究。通过理论分析、现场实测和FLAC3D数值模拟对支护结构进行综合分析,重点对比了在基坑开挖过程中支护结构及周边环境的位移实测数据和数值模拟结果的偏差,结果表明:运用FLAC3D软件进行数值模拟,模型结果总体上与现场实测数据具有良好的相似性,能够比较准确地反应基坑开挖土体压力、变形的演变规律。本工程基坑水平位移监测点最大位移为25.96mm,小于监测报警值30mm。其中基坑侧壁水平位移监测是重点。分析了造成数值偏差的三大原因,对于深基坑支护结构设计具有一定的参考价值。     

砂土地层基坑开挖与邻近建筑物相互影响关键参数分析

基坑开挖会对邻近建筑物产生影响，建筑物的存在也会增加基坑施工的风险，开展基坑与邻近建筑物的相互影响研究具有重要意义。以某深基坑工程为背景，通过现场监测数据分析基坑开挖对围护桩位移的影响，然后建立三维数值模型，并与现场监测进行对比验证了模型的准确性。最后分析了围护桩刚度、建筑物层数及基坑与建筑物相对位置等参数下基坑与建筑物的相互影响规律。研究结果表明：采用围护桩结合锚索支护会显著减小基坑开挖引起的围护桩变形，基坑开挖引起的建筑物基础沉降和水平位移随围护桩刚度的增加变化幅度均在5%以内；建筑物层数每增加5层，建筑物基础的沉降和水平位移分别增加约8%和10%，靠近建筑物的基坑围护桩水平位移增加约5.5%；在建筑物与基坑的夹角在30°以上时，基坑开挖引起的建筑物基础变形均在2 mm以内，引起的围护桩水平位移均在0.8 mm以内。研究结果可以为后续类似工程提供参考和借鉴。