软土地区超大规模深基坑设计与变形监测分析

于家堡深基坑位于天津软土地区,整体开挖规模达10×104,m2.依据监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护桩身变形、土体侧移以及坑外地表沉降的变形及发展规律.分析结果显示,该基坑支撑刚度和施加位置对排桩变形模式起决定性作用,桩身最终仍呈"倒三角"悬臂排桩的线性变化规律,最大位移仍出现在桩顶.第2步开挖对该基坑围护结构影响很小,围护桩及土体变形均主要发生在第1步开挖.监测数据分析揭示了该超大规模深基坑的实际状态,可为类似超大规模深基坑工程的围护结构设计和科学施工提供参考.     

不同间距下相邻基坑相互影响数值分析

采用小应变硬化土(HSS)土体本构模型,建立同步开挖间距为1~8倍基坑开挖深度的相邻基坑有限元模型.考虑固渗耦合,分析不同基坑间距对坑间土堤沉降、支护桩弯矩和位移的影响.分析结果表明:相邻基坑间距小于等于4倍基坑开挖深度时,相互影响较强,需考虑相邻基坑施工引起的共同沉降,可采用有限土压力理论来对支护结构进行受力变形分析,减小桩径和配筋;间距大于4倍基坑开挖深度时,相互影响较弱,坑间土堤变形接近独立基坑,对支护结构的内力及变形影响也较小.     

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。     

密贴既有线路基的双基坑开挖支护参数优化

为了确保密贴地铁地面线路基的双基坑开挖的稳定和既有线的运营,通过对双基坑开挖过程中支护结构和路基的最大变形量进行监测,将监测结果与三维有限差分程序Flac3D的数值模拟结果进行对比、分析,并以分析结果为依据,采用单一变量法对桩径、桩间距、桩长和锚杆倾角进行参数优化,利用MATLAB软件进行多元线性回归分析。结果表明：基坑的不断挖深会引起桩身水平位移持续变大,既有线西侧基坑跨中围护桩桩身水平位移最大;沿基坑长度方向开挖时,西、东侧基坑先、后开挖过程中,西侧路基不断沉陷并趋于稳定,东侧路基先隆起后沉陷;西侧基坑跨中桩身水平位移和既有线路基最大沉降随围护桩径减小、桩间距增大、桩长减小、锚杆倾角增加而变大;通过优化分析得出4种优化方案下的最优参数取值分别是桩径为0.8 m,桩间距为1.8,桩长为8 m,锚杆倾角为15°;桩径和桩间距为促使变形增大的主因素,当桩径为0.4～0.6 m、桩间距为1.6～2.0 m时,对桩身最大水平位移和两侧路基最大沉降的影响最强烈。     

兰州地铁深基坑开挖与支护三维数值分析

以采用明挖法的兰州市某一地铁深基坑为例.对深基坑周围的地质勘查报告进行详细分析,考虑其初始地应力、车站主体结构、施工过程及土层的物理力学参数等诸多因素,采用有限元软件对基坑开挖与支护全过程进行模拟研究.通过计算,对不同开挖阶段的桩身位移和弯矩、地表沉降进行分析;讨论围护结构和支撑体系的参数改变对深基坑变形的影响.分析表明:支护桩的位移随开挖深度的增加而增加,并且桩身位移曲线有明显的"鼓肚"现象;桩体弯矩呈现两头小、中间大的形状,并且随着开挖的进行,桩体弯矩呈现"S"曲线;深基坑土体的沉降随基坑开挖深度的增大而增大,最大沉降出现在桩后15m左右处;支护桩的变形随桩体埋深、支撑条件的变化而变化.     

兰州地铁试验段深基坑支护设计与施工监测分析

为填补兰州地区地铁深基坑桩撑支护设计和施工的空白,以兰州地铁试验段深基坑支护工程为例,对桩撑支护设计和施工过程中围护结构的变形规律进行研究.结果表明:基坑开挖初期,桩身呈向坑内变形的前倾型曲线;基坑开挖过程中,预应力施加后,桩体位移呈基本恢复到平衡位置的短暂状态;随着基坑的进一步开挖和内撑的施工,桩身变形曲线逐渐呈")"形变化,最大水平位移发生的位置也随之下移.基坑开挖过程中,桩体最大位移位于基坑开挖面上方,一般出现在桩体的中部4~10m范围,桩底附近有少量位移,说明桩身内外侧通常均匀配筋的设计思路不尽合理,目前规范将嵌固段作为固定端的设计方法有待完善.     

相邻桩锚基坑开挖变形相互影响数值分析

以两个相邻桩锚支护的基坑工程为实例,基于小应变硬化土(HSS)模型,通过Z-Soil岩土有限元分析软件建立数值计算模型,分析相邻基坑开挖对基坑变形的影响.分析结果表明:相邻桩锚基坑开挖明显减小排桩桩顶水平位移、排桩深层水平位移、坑间土体深层水平位移和坡顶水平位移,对于桩顶水平位移的影响最为显著;相邻桩锚基坑开挖也增大坑间地表沉降,产生的沉降接近两个单坑引起的沉降叠加,最大沉降位置出现在两基坑的正中央;相邻桩锚基坑的支护设计宜考虑相邻基坑开挖的影响,宜以变形不超过单坑开挖产生的水平位移为控制基准.     

坑中坑基坑内坑支护桩弯矩发展规律

坑中坑基坑是一种较为复杂且尚未得到充分研究的基坑形式。为研究基坑开挖过程中内坑支护桩的内力发展规律,进行了施工过程中的支护桩内力现场测试。通过采集桩身纵向受力钢筋的应力来反演桩身弯矩,分析了支护桩桩身弯矩在施工过程中的发展规律。通过有限元数值计算拟合了试验结果,研究了外坑开挖深度和平台宽度变化时内坑支护桩桩身弯矩的变化趋势,结果表明：坑趾系数(外坑平台宽度/开挖深度)与内坑支护桩桩身最大弯矩的变化存在着密切联系,通过拟合给出了桩身最大弯矩增长率随坑趾系数的函数曲线,桩身最大弯矩增长率可作为坑中坑基坑中内坑支护桩设计时的安全系数加以考虑。     

车站竖井开挖对周边建筑物的安全性研究

洞桩法施工先期,首先通过竖井横通道开挖,然后在横通道中进行导洞开挖。然而竖井施工对临近建筑物沉降存在一定影响。基于此,该文以沈阳地铁3号线三好街站为工程背景,运用Midas GTS Nx软件进行三维模型建立,着重研究分析了建筑物四角在基坑开挖过程中的沉降现象,得到基坑附近建筑物的沉降规律,以期为同类基坑开挖工程提供参考。     

坑内土体开挖对工程桩变位影响分析

软土地区由于基坑内土体开挖不当引起的工程桩变位事故频频发生,造成很大的经济损失,给工程安全带来隐患,因此迫切需要解决这个问题。从分析基坑土体开挖时工程桩上受到的荷载作用入手,研究了滑动土体及施工荷载对工程桩变位的影响,运用弹性抗力法分析了荷载作用下工程桩桩身任一点内力和位移分布情况。对某工程实例进行分析,计算开挖时作用于桩身的最大弯矩及其位置,与现场实测的桩身断裂位置基本一致,表明开挖形成的临空面滑动土体及施工荷载引起的水平荷载是导致桩身偏位甚至断裂的根本原因。     

SMW工法桩基坑支护与数值模拟研究

SMW工法桩是一种新型的基坑支护形式,它有一些独特的优点,因此得到了广泛的应用。该文通过FLAC3D有限元分析软件对某SMW工法桩基坑支护形式进行数值模拟,得出基坑开挖过程中的桩身水平位移图、基坑地表沉降分布图等,并分析得出:基坑开挖过程中坑壁的水平位移的最大值在距离基坑顶部约为8 m处,基坑周围的竖向位移的最大值在距离坑壁约为9 m处。     

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.     

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。     

基坑周边建筑物沉降变形的影响因素

基坑开挖引起的周边建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果,现有的计算理论很难对此作出全面、正确的解释.采用工程软件FLAC-2D对北京地区桩-锚支护形式下基坑开挖引起的周边建筑物沉降问题进行了模拟分析,得出了锚杆层数、开挖深度等因素对周边建筑物沉降变形影响的一些规律:当建筑物与基坑的距离小于1.5H时,建筑物的沉降量受锚杆层数的影响较大,并随锚杆层数的增加而减小;当建筑物与基坑的距离大于1.5H时,建筑物的沉降量受锚杆层数的影响不大.建筑物的沉降量随基坑开挖深度的增加而增加.当基坑开挖深度小于临界开挖深度时,建筑物沉降位移的变化率比较小,当基坑开挖深度大于临界开挖深度时,建筑物沉降位移显著增加.     

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。     

高填土基坑降水开挖对周边环境的影响性分析

为了分析高填土基坑降水开挖对周围环境的影响及基坑稳定性,笔者以实际工程为例,对该基坑的地下水位、深层水平位移、地表沉降值、锚索轴力和桩顶水平位移进行了监测.监测分析表明,在施工过程中,基坑周边地下水位的变化大且变化不均匀,部分已超过了预警值;随着开挖深度的增加,深层水平位移随深度的变化曲线由线性逐渐向"弓"形分布转变,最后深层水平位移最大值位于地表以下一定深度;在施工过程中地表沉降可分为急剧增长和平稳增长两个阶段,地表沉降主要发生在基坑开挖期;桩顶水平位移和锚索拉力均随开挖深度的增加而增大,当基坑开挖至设计标高时达到最大并趋于稳定,测试值均小于预警值,满足要求.     

非对称开挖局部构件失效对支护体系的影响

针对非对称开挖基坑长度方向由局部破坏引发的基坑连续性倒塌问题,利用三维有限元软件PLAXIS 3D,采用构件拆除法对非对称开挖基坑局部构件失效情况下整体支护体系的响应进行了分析。结果表明:支撑失效后,位于失效区的桩产生卸荷效应,土压力降低,而邻近失效区反之,最近的未失效支撑处桩身弯矩增加较大;在支护桩失效后,失效桩同侧的未失效桩桩后土压力和弯矩显著上升,异侧减小;深侧桩通过支撑对浅侧桩产生向基坑外的推挤作用,深侧桩失效后,浅侧桩出现反推挤现象;土体最大沉降量浅侧较深侧小,沉降量随失效桩数增加愈来愈大而沉降范围基本不变;挖深差愈大土压力变化系数及弯矩传递系数愈大;挖深分界线改变对土压力及桩身弯矩影响均很小。提出了考虑连续性破坏时对支护桩配筋弯矩放大以提高支护结构冗余度的设计方法。     

富水圆砾地层局部止水帷幕作用下基坑开挖变形数值分析

富水地层中的基坑止水与降水是基坑工程的重难点,大量降水易造成地表不均匀沉降。依托甘肃省某基坑工程利用数值模拟和现场实测的方法,研究了富水圆砾地层下排桩-旋喷桩局部止水帷幕对基坑变形的影响。在验证模型计算准确性的基础上,分析了局部有无旋喷桩、旋喷桩嵌入深度对基坑渗流与变形的影响、传统与局部止水帷幕对限制基坑变形的差异。结果表明,排桩-旋喷桩局部止水帷幕可以延长地下水渗流路径,降低渗流速度,同时分担了部分土压力,对限制地表沉降和桩身水平位移都起到了积极的作用;旋喷桩嵌入深度越深止水效果越好,并能够限制地表沉降与桩身水平位移,但超过一定深度对限制地表沉降与桩身水平位移不明显;传统止水帷幕对限制地表沉降最好,但对限制桩身水平位移效果不明显。     

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。     

最小二乘法在基坑侧建筑物沉降监测中的应用

针对兰州某地铁车站深基坑咬合桩加钢支撑支护形式,对基坑开挖引起的建筑物沉降特性进行研究。采用曲线拟合最小二乘法对基坑开挖引起的周边建筑物沉降监测数据进行分析,得出基坑临近建筑物沉降不仅符合二次曲线规律,且能更好地符合三次曲线规律。此外还对多次曲线拟合进行了分析。利用最小二乘法,选择适量的数据和合适的模型对建筑物的沉降进行预测;若预测建筑物的沉降过大,应及时找出原因并采取相应的措施来减少基坑开挖过程对建筑物的影响,这对保证施工的顺利进行以及人身安全,具有十分重要的实际意义。