天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析

依托天津地铁6号线金钟街站深基坑工程,采用FLAC3D对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,并对其关键影响因素及墙后地表和地连墙变形的相关性进行系统分析.研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对变形的影响增大,地连墙最大侧移位置不断下移,地表最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘;地连墙侧移、地表沉降随基坑长宽比的增加有增大的趋势,但最终数值趋于平缓;基坑插入比对基坑变形控制作用较小,而地连墙厚度对基坑变形控制作用明显;随着支撑刚度的增加,地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势,但支撑刚度过大不会达到预想的控制变形的效果.最终得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15,但墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值为1.82.     

上海软土地区地铁车站深基坑的变形特性

通过对上海软土地区地铁车站基坑实测数据的分析,探讨了基坑围护结构变形、坑外土体变形及地表沉降的一般规律.结果表明：上海软土地区地铁车站基坑围护结构的最大侧向位移为开挖深度的0.04%～0.6%,平均值为0.3%;围护结构侧向变形通常为深层凸鼓形,围护结构最大侧移点深度一般位于开挖面以上1.5 m至开挖面以下7 m;基坑周边最大地表沉降为开挖深度的0.05%～0.7%,为围护结构最大侧向变形的0.4～1.0;采用钻孔灌注桩结合高压旋喷桩止水帷幕的地铁车站基坑的变形控制通常优于地下连续墙和SMW工法.     

基于时空效应的深基坑工程变形规律分析

以基坑开挖的"时空效应"为根据,对上海市陶家宅深基坑工程的监测数据进行统计分析。对各监测项目在不同施工阶段、不同空间位置的变形规律进行讨论,重点分析了基坑自身变形及周边环境的变形在不同"时空条件"下的表现形式与内在联系。结果表明:各监测项目的变形主要发生在基坑开挖阶段,底板可以有效地控制基坑自身和周围环境的变形;基坑的空间效应影响程度沿远离坑角方向衰减,且基坑长深比越大,空间效应表现得越明显;围护结构最大侧移及最大侧移出现的深度均随开挖深度的增大而增大;基坑周边地表沉降沿远离坑壁方向呈现先增大后减小的三角形变化趋势;基坑周边地表沉降与管线沉降规律大体相同,但在数值上存在一定的差别。     

深厚软土狭长基坑地连墙变形特性

为研究南沙港地区软土深基坑内支撑式地连墙变形特性,以广州南沙港铁路明挖隧道深基坑为工程背景,通过大量实测数据统计分析,对比已有研究成果,探讨狭长基坑开挖墙体测斜、墙后地表沉降及其因素影响。结果表明:墙体测斜呈“两头小、中间大”的内凸型,最大侧移量主要分布在20～35 mm,占比高达83.6%,最大侧移变化范围为(0.07%H,0.38%H),平均值为0.22%H,相比宽大基坑的墙体抗侧移变形能力要强,其中H为基坑开挖深度。墙体最大侧移所在位置深度范围为(H-6,H+3),且大多数位于开挖面附近,墙体侧移主要影响深度范围约为2H,深度效应显著。墙后地表沉降主要影响范围为(0.17δ_hm,1.60δ_hm),平均值为0.864δ_hm,其中δ_hm为墙体最大侧移量。墙体最大侧移随墙底以上软土厚度增加呈缓慢增长趋势,随插入比和支撑刚度的增大而缓慢减小,当插入比和支撑刚度超出某一量值,继续增加对墙体变形控制无明显作用。可见,合理的围护体系设计对基坑变形控制至关重要。     

某深基坑开挖过程的三维数值分析

本文运用有限差分软件FLAC^3D对某地铁车站基坑开挖与支护进行了模拟计算,分析了基坑开挖过程中围护结构变形、坑底隆起、地表沉降和相邻高架桥桩体的变形规律。结果表明：在深厚的粉细砂层中,地连墙变形有明显的“踢脚”现象;基坑由于开挖卸荷会导致明显的基坑隆起;坑外地表沉降影响范围主要在开挖深度的一倍范围内;基坑开挖也会引起相邻高架桥桩的侧向变形,最大侧移发生在开挖面附近。计算得到的地连墙和高架桥桩的侧向变形规律与已有文献的实测沉降规律基本一致,验证了计算结果的正确性。分析结果为类似工程设计与施工提供了有益参考。     

偏压作用下非等深基坑开挖效应数值分析

采用考虑基坑分层开挖与支护的三维有限元计算模型,研究偏压非等深基坑的开挖效应,并评价基坑支护结构设计参数的合理性.分析结果表明:偏压荷载下,基坑上部一定深度内的围护墙和内支撑发生向非偏压侧的整体偏移,进而使得基坑上部支撑的挠度远小于中下部支撑.地下3层开挖引起的墙体向坑内侧移量是地下2层开挖引起的侧移量的3倍,且最大侧移均发生在各自坑底标高附近.坑底隆起和地表沉降表现出明显的空间效应,地下3层开挖引起坑底最大隆起值约为地下2层开挖引起坑底最大隆起值的2倍.基坑中间断面外侧地表最大沉降约为基坑角点处地表最大沉降的1.4倍.本工程采用的基坑支护体系设计参数可满足变形控制要求.     

地铁吊脚桩深基坑围护结构及土体变形规律

通过分析典型"土岩二元结构地层"深基坑的特点,选取青岛地铁李村站的吊脚桩深基坑作为研究对象,采用ABAQUS有限元仿真计算,并结合大量现场监测数据分析的方法,对吊脚桩深基坑围护结构及土体的变形规律展开了研究。研究结果表明:"土岩二元结构"地层深基坑具有和土质基坑或岩质基坑显著不同的特点;随着基坑开挖深度的增加,围护结构的侧移逐渐增大,最终的侧移形态为上部小、中下部大的"花瓶形";地表沉降随基坑开挖深度的增加而增加,在开挖深度小于2 m时,地表沉降表现为"三角形"模式;随着开挖深度增加至6 m,沉降模式由"三角形"转变为"凹槽型",此后沉降形态保持为"凹槽型"不变。基坑深层土体沉降曲线性状与地面沉降相似,但沉降的影响范围随着深度的增大有所减小,土岩界面以下地层受上覆土层开挖卸荷而产生的回弹影响非常小。     

西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析

为了确保基坑开挖中周边环境的安全,以西安地铁某车站深基坑开挖为例,运用ABAQUS软件建立三维模型模拟开挖对周边地表沉降和围护结构变形的影响,重点研究开挖中周边地表的沉降分布规律和围护结构变形的规律,并与现场实际监测数据进行对比分析。结果表明：地表沉降的实测值比模拟计算值大,但变化趋势基本一致;在基坑开挖过程中,地表最大沉降位置距离基坑边缘约11 m处,最大值为3.298 mm;围护结构水平变形沿开挖深度的变化曲线呈抛物线形,最大水平位移位于基坑最大开挖深度的 1/2 处,最大水平位移为11.05 mm,距基坑长边边缘0~25 m及短边边边缘0~22 m范围内的地表沉降最大,施工监测中应重点关注。     

深基坑开挖对邻近不同基础型式建筑物影响的数值分析

为了解深基坑开挖对邻近不同基础型式建筑物的影响规律,在考虑土体小应变刚度行为的基础上,研究条形基础、箱型基础及桩基础的多层建筑物在与基坑不同距离条件下,其总沉降量、差异沉降量及角变量的变化规律。研究表明:条形基础建筑物的最大沉降量随着与基坑距离增大而降低,差异沉降和角变量则随着与基坑的距离增大而增加。当围护墙与建筑物外墙水平距离d=0.8H_e(H_e为基坑开挖深度)时差异沉降和角变量达到峰值;箱型基础建筑物在距离基坑0.3H_e时沉降量最大,差异沉降和角变量随远离基坑而增加并在d=0.8H_e时达到峰值;且比条形基础时的差异沉降和角变量峰值分别高出17.2%和16.9%;桩基础建筑物最大沉降量随着远离基坑而逐渐减小,差异沉降和角变量峰值均在d=0.3H_e时出现;对于最大差异沉降,箱型基础条形基础桩基础;对于角变量,则是箱型基础桩基础条形基础。总体来看,相同条件下箱形基础建筑物受基坑开挖的影响最大。     

设计参数对逆作法基坑及周围环境的影响

通过使用Midas有限元软件建立模型,通过改变设计参数,对基坑及周围环境的影响规律进行探究,研究设计参数改变对基坑及周围环境造成的影响.结果表明:逆作法基坑施工过程中,基坑周边地表沉降曲线的形状为凹陷形,最大沉降位置大约在基坑边外0.57倍基坑深度处,2倍基坑深度为基坑开挖对于周围地表影响的主要范围.当存在既有建筑时,浅基础周围地表最大沉降相较于无建筑时增大0.5倍,临近桩基础周围地表最大沉降增大37.9%;围护结构刚度在一定范围内增大可以有效减少变形,并且选择合理的一次开挖深度可以使得基坑开挖对周围环境产生的影响有效减小.     

群坑效应下已建地下结构对紧邻基坑开挖变形的影响

目的研究软土地区深基坑分区开挖时已建地下结构对紧邻基坑围护结构变形及其周边位移场的影响.方法采用三维数值模拟方法,针对软土地区某"X"型地铁交叉换乘站工程,分别建立后开挖基坑周边有无地下结构两种工况下的数值模型进行计算,将所得计算结果与实测数据进行对比研究.结果已建地下结构对周边环境的主要影响范围为0.7 H_e～1.0 H_e(紧邻基坑开挖深度);相较基坑周边无地下结构条件下,已建地下结构最大可减小30%紧邻基坑围护结构变形值与坑后地表沉降量,但其对坑内基底隆起影响不大;已建地下结构与紧邻基坑所夹角度对影响范围与影响效果也存在着显著的影响,具体表现为处于相交成锐角区域的墙体变形和地表沉降较相交成钝角的区域减少20%,交接成锐角区的影响范围也较钝角区增加50%.结论已建地下结构在一定影响范围内可以显著减少紧邻基坑围护结构的变形量及周围地表沉降量,在实际施工中可以适当降低该区域内围护结构刚度以优化基坑设计.     

城市隧道基坑地下连续墙变形特性研究

为了研究城市隧道深基坑开挖引起的地下连续墙墙体变形规律,对南京纬三路过江通道工程隧道基坑监测结果进行了以下几方面的统计分析:基坑开挖引起的墙体侧移的时空变化特征,墙体最大侧移位置的特征,有支撑开挖下地下连续墙最大侧移简易预估模型(KJHH)对地下连续墙最大侧移进行预估的实用性.研究表明:随着基坑开挖深度的增加,地下连续墙变形逐渐变为明显的“胀肚型”,平均值为0.144％He(He为基坑开挖深度),最大侧移随着开挖深度的增加而增大;地下连续墙最大侧移埋深出现在开挖面稍下一点位置,产生这一现象的主要原因是本基坑中淤泥质黏土软弱土层一般处于开挖深度的中上部,开挖这些土层会在开挖面产生较大的变形;采用KJHH简易模型预估得到的地下连续墙最大侧移和实测值接近,说明KJHH简易模型可以有效地预估本工程地下连续墙的最大侧移.     

复杂环境下多种支护结构并存的深基坑监测分析

南宁市九州国际深基坑采用桩撑以及桩撑锚联合支护等多种支护体系,其周边环境非常复杂,文中针对基坑支护桩深层水平位移、地表沉降、环梁支撑轴力、建筑物沉降等监测数据进行分析,得出了以下结论:深基坑变形情况与基坑周边环境有关,临近道路和建筑一侧变形较大;桩顶锚索能有效控制基坑顶部水平位移,环梁内支撑能有效控制基坑深层水平位移;支护桩深层水平位移图线大致为弓形,最大侧移小于软土地区的统计结果,车辆荷载会加剧蠕变效应,增大侧移;最大地表沉降与支护桩顶侧移密切相关;周边建筑在发生沉降的同时向坑内倾斜;立柱的隆起受开挖面积和开挖时间影响较大;环梁支撑轴力值表现为环撑角撑辐射撑,支撑体系均能满足围护结构变形控制指标要求。研究结果可为同类深基坑设计提供参考。     

软土地区深基坑施工监测与变形特性的时空效应分析

软土地区基坑开挖时周围土体及支护结构的变形与稳定受时间、空间效应影响显著。为研究时空效应对基坑地表沉降、基坑外潜水水位、砼支撑轴力及围护桩深层水平位移的影响,以上海陶家宅块地为工程背景,通过对实测数据进行分析,探讨各个监测项目的变形特性。数据分析表明:地表沉降的最大值位于围护墙后约基坑挖深距离处,1～2倍挖深范围内沉降呈递减趋势;坑角位置处内支撑轴力小于基坑中部,支撑轴力在基坑开挖阶段增速较大,在垫层施工完毕,底板发挥作用后趋于稳定;当基坑开挖深度约为围护桩长1/2时,围护桩深层最大侧向位移出现在自然地面±0.00以下,开挖面以上(0.73～0.82)H范围内;软土地区基坑开挖完成至底板浇筑阶段,土体的蠕变是导致基坑变形随时间变化的主要因素。对坑周地表沉降及基坑不同位置处围护结构侧移提出合理的预测公式,有效地对基坑变形进行动态控制以实现信息化施工。     

邻近高架桥的深基坑开挖三维数值模拟

运用有限差分软件FLAC3D对武汉地铁2号线中邻近高架桥的中山公园车站深基坑的开挖与支护进行了数值模拟,通过计算得出不同开挖阶段及地下连续墙不同埋深情况下围护结构及邻近高架桥桩的变形特性.计算结果表明:在深厚的细砂层中,地连墙变形有明显的"踢脚"现象;基坑开挖会引起邻近高架桥桩的侧向变形,最大侧移发生在开挖面附近.随地连墙插入比的增大,地连墙"踢脚"现象有所减缓,高架桥桩侧向变形有一定的减少,但仅依靠增加地连墙插入比来减少高架桥桩侧向变形是不经济的.     

软土基坑分步开挖卸荷时效及其对邻侧隧道影响

为研究软土地层中基坑开挖卸荷时效及其对邻侧隧道影响,设计并实施了相似比为1:20的物理模型试验,得到了基坑围护结构变形、地表沉降、坑底隆起、隧道竖向变形、隧道水平变形以及隧道断面收敛变形等数据。研究结果表明：基坑开挖引起的围护结构最大侧向变形为0.61%H(H为基坑深度),大于上海软土地区地铁车站基坑围护结构最大值的上限0.50%H;分步开挖过程中的墙体侧向变形和地表沉降具有明显的时间效应,卸荷时效对基坑变形的影响随开挖深度增加而增强;基坑开挖引起隧道变形以朝向坑内的水平变形为主,同时伴随少量朝上的竖向变形;隧道侧向变形与相同深度处围护结构侧向变形大致呈线性关系,据此可预估后续开挖引起的隧道侧向变形;基坑开挖引起邻近隧道产生径向收敛变形,隧道断面呈“横向伸长、竖向压缩”的特点,横向收敛约为竖向收敛变形的1.7倍;当隧道与基坑开挖面的竖向净距在0.2H～0.5H时,基坑开挖卸荷引起的隧道变形响应十分敏感,隧道竖向变形随坑底隆起增加而显著增加。     

大连地铁车站基坑变形特性分析

为了研究大连地铁车站基坑变形特征以及基坑变形与开挖深度的关系,采用统计分析、数值拟合相结合的方法,通过对基坑实测数据的分析,结果表明:大连地区基坑墙后地表沉降最大值约为基坑深度的0.154%,基坑围护结构最大侧向位移值约为基坑深度的0.159%;最大地表沉降值与围护结构最大侧向位移值比为0.97,近于相等.研究结果可对后续地铁车站建设的设计提供一定依据,初步经济有效地控制由于车站深基坑变形引起的周围地层的移动.     

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。     

长江漫滩地区深基坑地下连续墙受力变形特性研究

针对长江漫滩地区特殊条件,通过收集南京青奥轴线——梅子洲过江通道两种不同地下连续墙作为围护结构的深基坑工程实测数据,从统计学角度对比分析了格栅地下连续墙和普通地下连续墙受力变形特性,研究了地下连续墙顶水平位移、墙体深层侧向位移、地表沉降、支撑轴力等随基坑开挖及时间的变化规律。主要结论如下:1墙顶水平位移在支撑设置后均有回弹变形趋势,变形受支撑架设、预加轴力及拆除影响较大;2两种墙体侧向位移随深度均呈"胀肚型"变化趋势,两者最大侧移均发生在埋深中部区域;3格栅地下连续墙在基坑开挖初期,受支撑设置影响,地表先小幅隆起,普通地下连续墙无隆起现象,且沉降明显偏大,两者随距墙体距离增大沉降逐步变小,且不同距离处差异沉降在基坑开挖后期均有增大趋势。     

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。