盾构开挖引起邻近桩基水平位移的简化计算方法

基于盾构开挖侧穿邻近桩基引起桩-土相互作用的实际工况,提出了一种可预测桩基水平变形的简化计算方法. 采用两阶段法获得盾构开挖引起邻近桩基水平位移简化计算方法,第一阶段采用Loganathan公式计算盾构开挖引起邻近桩基轴线处土体自由水平位移场;第二阶段把桩基简化成 Euler-Bernoulli 梁放置在 Vlasov 地基模型上,建立桩基水平位移控制方程,结合桩基两端约束情况,采用差分法获得邻近桩基的水平位移矩阵解. 随后考虑群桩之间的土体遮拦效应,进一步获得邻近群桩的水平变形差分解 . 通过与两个既有工程案例实测以及既有地基模型计算结果对比,验证了本文方法的优越性. 群桩参数分析表明：地层损失率及隧道埋深的增大均会引起邻近群桩水平位移的增大,但桩身产生最大位移处会随着隧道埋深增加而增大;桩隧之间间距的增大会引起邻近群桩水平位移的减小,但其减小速率逐渐变缓.     

"两墙合一"条件下地铁车站深基坑变形特性

针对地铁车站深基坑施工主体回筑后受力变形特性与空间效应复杂的问题,综合采用模型试验和数值模拟方法,对土体沉降与支护体系变形特性进行分析,得到地连墙水平位移、周围地表沉降规律、沉降与位移之间的相互影响关系以及基坑的三维空间效应.研究结果表明:本文条件下地表沉降的主要影响范围为0.5He～1.5He(He为基坑深度);最大地表沉降与地连墙最大水平位移的比值为1.0～1.6,地表沉降随地连墙水平位移的增大呈非线性增大,最大地表沉降、地连墙最大水平位移与开挖深度具有线性关系;基坑边角效应对地表沉降的影响大于对基坑水平位移的影响,基坑水平位移的空间效应相比地表沉降大约滞后0.5He的距离.     

静压沉桩对邻近地下连续墙变形的影响

以半无限土体中圆孔扩张解答为基础,运用弹性地基梁理论,通过简化基坑内部支撑条件以及墙端约束条件,得到了静压沉桩对邻近基坑地下连续墙变形影响的弹性解答,并分析了沉桩深度和沉桩距离对地下连续墙侧移的影响规律.研究结果表明:静压沉桩对邻近地下连续墙变形有较大影响,尤其对开挖面以下地下连续墙的侧向位移影响更加显著.当沉桩深度超过开挖深度后,地下连续墙产生的位移随沉桩深度不断增加;沉桩超过地下连续墙深度后,继续沉桩对地下连续墙的位移影响逐渐减弱.桩径越大,地下连续墙产生的位移越大.沉桩离地下连续墙越近,地下连续墙产生的位移越大;当沉桩距离增大到15倍桩径时,沉桩影响可以忽略.     

斜抛撑支护基坑开挖对邻近综合管廊的影响分析

以福建省厦门市某邻近既有综合管廊基坑开挖项目为例,针对SMW工法桩+斜抛撑支护体系,采用FLAC3D有限差分软件建立综合管廊的三维数值模型,进行数值结果分析;研究综合管廊与基坑距离对基坑土体位移场、综合管廊位移和变形、综合管廊周围土体应力分布的影响. 结果表明:坑外地表沉降的影响范围不超过12 m,最大沉降位于坑外4.5 m处,基坑开挖引起的综合管廊最大水平位移和竖向位移均未超过规范的预警值;综合管廊与基坑距离和综合管廊水平位移近似成反比关系;综合管廊发生朝向基坑一侧的倾斜,倾斜度随着综合管廊与基坑距离的减小而增大;综合管廊两侧墙产生朝向基坑的水平推力使综合管廊产生朝向基坑的变形和水平位移.     

纵向和横向荷载下微倾单桩变形和内力的弹塑性解

为提高工程中桩身侧向变形较大时纵向和横向承载单桩的设计及计算水平,考虑桩身初始微倾斜及土体的弹塑性,采用矩阵计算法得到地基水平抗力系数为常数时桩身侧向变形和内力的解及桩身最大位移、最大弯矩及其所在位置的计算方法。研究结果表明:解的计算值与模型试验值较吻合;当桩顶自由时,桩身最大位移、最大弯矩及土体屈服后桩身最大弯矩距地面的距离均随桩身初始倾角的增大而增大;桩身初始微倾斜对桩身侧向响应的影响随纵向荷载的增大而增大;桩身最大位移、最大弯矩及桩身最大弯矩距地面的距离均随纵向荷载的增大而增大,且其变化速率随纵向荷载和桩身初始倾角的增大而增大,因此,土体的弹塑性、纵向荷载及桩身初始微倾斜等对桩身侧向响应的影响不容忽视。     

软土地区基坑开挖诱发邻近盾构隧道 水平位移的简化算法

为探究软土地区基坑开挖对于邻近隧道水平位移的影响,首先,分析了软土地区基坑开挖卸载引起盾构隧道水平位移的变形机理;其次,收集了国内软土地区邻近地铁盾构隧道开挖基坑的工程实例,利用随机森林算法对影响隧道最大水平位移的因素进行了重要度排序,并对影响因素进行了统计分析,提出一相对简便且方便广大工程从业人员使用的半经验公式,可直接用于隧道在邻近基坑开挖下的最大水平位移的预测.通过与所收集到文献中已发表的工程实际案例实测数据的对比,对经验公式进行了验证,验证了所提公式的准确性与适用性.参数分析表明:隧道最大水平位移随基坑开挖体量的增大近似呈对数增大,增速逐渐放缓.隧道水平位移受基坑围护结构水平位移影响较大,两者之间近似呈线性正相关.隧道最大水平位移与基坑隧道间距离呈负相关关系,当距离小于两倍开挖深度时,基坑开挖对隧道的影响较大.基于提出的公式,对基坑开挖对隧道的影响范围进行了分区,结果可为类似工程提供一定的理论指导.     

紧邻既有结构的深基坑受力变形特性分析

基于考虑土体排水条件的摩尔库伦本构模型,采用有限差分软件FLAC3D建立准三维数值模型,模拟了有无邻近地下结构的基坑开挖过程并进行对比分析,得到了邻近地下结构深基坑的围护结构的受力变形特性.进一步研究了基坑围护结构土压力分布和水平位移与基坑和地下结构间距的关系,揭示了地下结构对邻近基坑围护结构受力变形影响的机理.结果表明,地下结构使坑间土体产生土拱效应而减小邻近基坑围护结构的变形;围护结构最大水平位移随着坑间距减小呈非线性减小;间距的变化会影响坑内外土体的变形受力;既有地下结构与邻近基坑的临界间距为1.5倍开挖深度.     

盾构隧道施工对邻近深基坑的影响分析

目的研究双线盾构施工过程对邻近深基坑位移的影响,为相关隧道施工提供参考.方法笔者结合某地铁区间双线隧道,使用Midas GTS岩土有限元分析软件建立模型,进而分析盾构施工对邻近深基坑围护结构的影响.结果盾构施工完成后地下连续墙的水平位移增加了5.48 mm;随着掘进压力的逐渐增大,地下连续墙的最大水平位移值也在不断增大;随着千斤顶推力的不断增加,地下连续墙的水平位移呈现出不断减小的变化趋势;随着注浆压力增大,地下连续墙的水平位移反而越小,但减小程度较小.结论盾构施工对邻近基坑的围护结构产生的变形不可忽略,在施工设计及施工过程中应充分考虑并予以关注.     

地连墙成槽施工对周边环境的影响及控制

以苏州地铁5号线某车站地下连续墙施工为研究背景,采取了增加导墙刚度、选择合适成槽机械、合理划分槽段、间隔施工地连墙槽段及控制泥浆参数等控制措施,并对槽长、土体摩擦角、泥浆液面高差等影响地连墙槽壁稳定性的因素进行了分析.采用现场监测的方式对土体水平位移、地表沉降、建筑沉降与建筑倾斜进行监测,研究地连墙施工过程中的地层稳定和变形规律,结合研究结果对工程中的地层变形控制措施进行评价.研究结果表明:浅层土体受到扰动较大,土体变形明显,最大土体水平位移发生在地表;深层土体受到扰动较小,土体变形随着深度的增加而减少;现场采取的地层控制措施所产生的土体变形均在控制范围内.     

基于监测数据对基坑工程变形规律分析

目的为解决基坑开挖时结构的安全与稳定问题,对基坑工程的变形进行分析,找出影响规律.方法以营口某深基坑工程实例为研究背景,整理现场得到的桩顶位移、地表沉降及深层土体水平位移等监测数据,对基坑工程的支护结构和周围土体及墙后土体在施工过程中产生的位移变化进行分析.结果支护结构相同的挡墙坑角处变形最小,中间位置变形最大,并且基坑变形随着开挖深度的增加而变大.开挖深度较大的软土地区基坑周边深层土体水平位移曲线类型大致表现为抛物线形,其最大水平位移大致为(2.0~10.0)×10-4hd,通常发生在基坑工程底部附近.结论深基坑工程的支护结构顶部水平位移与竖向位移变化趋势一致,表明二者的产生条件和影响因素大致相同.坑底部下面土体的水平位移对于坑底隆起有着直接影响,支护结构的强度越低,坑底部隆起的增强区域的范围也越大.     

基坑开挖对邻近既有隧道变形影响范围的数值分析

为了研究基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响范围,采用FLAC3D有限差分方法,分别改变基坑长度、宽度、隧道-基坑相对位置,计算隧道位移的变化情况,从而得到不同工况下基坑邻近隧道的变形情况。研究结果表明:位于基坑正下方和右侧的隧道,其顶点的竖向位移和最左侧点的水平位移随基坑宽度和深度的增加而增大,随着隧道中心与基坑相对距离的增大而减小,但不同参数条件下隧道位移的变化幅度、斜率以及收敛情况各有不同;采用指数函数拟合得到基坑对邻近隧道变形影响范围的临界线函数,拟合相关系数R2接近1。     

温州深厚软土地层城市轨道明挖深基坑施工环境效应实测

基于深基坑施工存在的环境效应问题,依托温州市域铁路S1线机场标段,通过对53个断面的现场实测及数据分析,研究了温州深厚软土地层城市轨道明挖深基坑的施工效应规律。结果表明:①坑外地表沉降呈明显"锅底"型,在第二道钢支撑施工完成后,地表沉降速率明显加快,影响范围约为3. 5倍基坑深度。通过测点统计,地表最大沉降点位置分布于区间H-3～H+15(H为基坑最大开挖深度,m),最大沉降范围为(0. 2%H～1. 67%H)。②地下连续墙水平位移表现为"臌胀"型模式,第二道钢支撑完成后加速变形。通过测点统计,最大水平位移点位置分布区间为H-5～H+2;最大位移范围是(0. 05%H～0. 8%H),平均值为0. 3%H。③坑外深层土体水平位移表现为"臌胀"型。通过测点统计,最大位移点位置分布区间为H-3～H+2,最大水平位移范围为(0. 13%H～1%H),平均值为0. 25%H。④坑外深层土体与地连墙表现为的相同水平位移模式和速度趋势。但在相同高度点位置,土体水平位移均大于地连墙,且深层土体变形持续时间明显长于地下连续墙。研究成果可为类似地区明挖深基坑施工提供借鉴。     

渗透作用下滑坡-抗滑桩变形特征分析——以马家沟滑坡分析为例

基于Drucker-Prager模型,以马家沟滑坡为分析对象,从水平抗力、位移的角度出发,利用有限元分析软件ABAQUS对库水位波动时渗透力作用下滑坡发育过程中滑坡-抗滑桩不同位置处的变形规律进行了研究。研究表明,库水位波动时,抗滑桩土体水平抗力及位移随渗透力的增大而增大;0~60 d,滑坡变形过程经历瞬间加卸荷变形、应力调整变形、应力稳步增长变形3个变形过程;0.5~40 d滑坡位移速率持续降低,滑坡处于减速蠕变阶段;40~100 d滑坡位移速率趋于稳定,滑坡处于等速蠕变阶段。滑坡位移速率趋于稳定时,土体的变形处于缓慢持续的状态,体现出马家沟滑坡的蠕滑特性;抗滑桩桩前、桩后水平抗力及位移呈现时间效应。     

黄浦区洛克外滩源深基坑监测研究

结合大量现场实测数据,系统分析了基坑开挖过程中维护结构变形、地表沉降以及周围建筑物的变形规律,监测结果显示:维护墙体变形整体呈"纺锤"状,并具有明显的时空效应,随着开挖深度的不断加深,地下连续墙水平位移的最大值也不断向下移动;地表沉降曲线表现出明显的"沉降盆",在距离基坑边缘一定距离处达到最大值,并随着距基坑距离的不断增大,地表沉降逐渐减小,且深层土体的开挖对地表沉降的影响尤为明显;加强邻近历史建筑物侧的基坑维护和防水措施以及对历史建筑物地基的加固处理有效地控制了历史建筑物沉降.结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义.     

深大圆形基坑开挖变形特性数值分析

基于三维有限差分程序FLAC3D,分析了砂土及黏土中圆形基坑开挖引起的维护结构及坑底隆起变形规律特性,并通过调整圆形基坑的开挖半径,研究了基坑开挖半径对维护结构及坑底隆起变形的影响.数值模拟结果表明:土体类别对基坑变形特性分布没有显著影响;圆形基坑维护结构变形呈"后仰"式分布,且最大水平位移随开挖半径增大而不断增加,当连续墙结构其插入比控制在0.67左右时,其基坑变形大小能满足规范设计要求;随着开挖深度的增加,坑底隆起变形逐渐增大,当开挖半径达到60 m后,最大隆起变形不随开挖半径的增大而增加,且最大隆起变形区域基本位于0.2~0.8倍的开挖半径范围内.     

砂土变形扩散传播特性试验研究

针对土体变形在上覆土体中的扩散传播问题,设计了土体变形扩散传播模型试验。通过设定底部位移边界,结合数字图像相关技术(PIV)研究中砂中土体变形扩散传播特性,探讨边界位移模式对土体变形扩散传播的影响规律。结果表明:边界位移在砂土中呈现扩散传播规律,不仅在土体中引起竖向位移,还引起水平位移;土体竖向位移呈现与底部边界位移相类似的分布特征,而土体水平位移沿模型中心呈对称分布;土体变形扩散传播导致土体体积和密度变化,研究成果为合理建立土体变形扩散传播模型奠定了试验依据。     

深基坑桩锚支护位移及内力数值模拟分析

利用FLAC3D数值模拟软件,按照实际施工工序模拟基坑开挖支护全过程,得到了桩锚支护结构以及基坑外土体沉降和基坑侧壁水平位移随基坑开挖的变形规律:随基坑开挖深度的增加,基坑外土体沉降逐渐增大,变化曲线呈"勺状"分布;基坑顶和基坑侧壁水平位移随开挖深度增加均逐渐增大且都在开挖至基坑底时位移最大;桩身弯矩最大值处基本出现在基坑开挖深度1.5 m以上的位置,最大负弯矩值为76.7;锚索轴力最大位置出现在锚索的端头处,且从端头位置向端尾位置逐渐减小,而第1排至第3排锚索最大值逐渐增大,说明支护结构中第2、3排锚索起主要作用,验证了深基坑桩锚支护的可行性。     

不同平行距离下盾构施工对邻近砌体结构的变形影响

软土盾构施工将导致周边土体位移场改变,从而诱发邻近建筑产生附加变形甚至局部开裂.通过建立三维有限元数值模型,分析了隧道不同施工距离条件下,浅基础砌体建筑受盾构开挖的影响变形,重点研究了建筑物的横向水平位移、基础沉降特点、墙体的相对挠曲变形和主拉应变变化规律.结果表明:基础相对沉降峰值出现在隧道开挖面位于建筑物中部位置,绝对沉降峰值则出现在盾构施工完毕时;随着隧道中轴线与建筑物中轴线之间水平距离的增大,建筑横墙相对挠曲将依次呈现为下凹形态、"∽"形态以及上凸形态,且主拉应变在下凹和上凸形态相对挠曲最大时达到峰值;建筑纵墙主拉应变则因开挖面位置的不同呈现明显差异,主拉应变最大值出现在开挖面位于建筑物中部位置.     

基于土层重力效应的近邻双孔隧道地层位移计算和扰动分区

为分析近邻双孔隧道施工的相互影响，利用复变函数和Schwarz交替法求解基于土层重力效应且洞室发生收敛变形的地层位移解析函数，通过设置位移约束点对地层位移进行修正，最终获得了土层重力效应下近邻双孔隧道开挖的解析模型。采用该解析模型分析了迭代次数、位移约束及洞室水平变形对地层位移的影响规律。结果表明：当迭代次数为2时，计算结果已满足精度要求；设置竖向位移约束边界使地表相对沉降曲线整体发生向下偏移，左侧水平位移约束边界则使相对水平变形向左侧发生一定量的偏移；随着洞室水平变形系数的增大，地层相对竖向变形随之增大而相对水平变形却随之减小，且对两者的影响程度不一致。基于地层位移判别准则，获得了基于几何近接度和埋深比的双孔隧道的强、弱、无影响分区。     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.