基于止水帷幕的西安地铁某工程降水效果数值模拟分析

以西安地铁某车站深基坑工程降水为背景,通过渗流-应力耦合理论,探讨了深基坑不同形式的降水施工对基坑周围区域地面沉降的影响因素、范围和程度,对深基坑降水效果进行了数值模拟与分析,并比较了土体沉陷的计算结果与现场实测值,从而总结了不同止水形式地铁基坑工程施工过程中对地表沉降影响的规律,以供类似工程参考。     

基坑降水对下卧地铁盾构隧道的影响

结合某公寓基坑工程,针对地铁盾构隧道下穿该基坑的复杂环境条件,首先采用简化大井法计算帷幕失效(工况一)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线,采用二维有限元渗流法计算帷幕有效(工况二)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线;接着采用分层总和法计算基坑降水引起地铁盾构隧道的附加沉降,分析基坑降水对下卧地铁的影响.结果表明:(1)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线中轴线处水位降深分别为4.2 m、1.5 m;(2)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线、中轴线底部最大沉降分别为-2.83 mm、-1.3 mm,均满足轨道交通安全运营的要求.     

基坑施工降水对邻近地铁隧道的影响

基坑施工降水对邻近地铁隧道产生附加沉降,正确评估其大小及对地铁运营安全的影响具有重要意义。介绍了某工程基坑支护结构及周边复杂环境条件,考虑基坑围护桩人工挖孔桩施工降水实际情况,在某些假定条件下,采用简化大井降水分析方法。分五种工况对围护桩施工降水对邻近地铁隧道产生的附加沉降进行了计算分析。结果表明:考虑降水对地铁最大影响时,地铁隧道产生的最大沉降为5.7 mm,不满足地铁运营线路轨道变形的要求;采用跨三桩施工降水可将地铁隧道产生的附加沉降控制在地铁运营线路轨道变形范围内。针对减少基坑施工降水对地铁隧道的影响,提出了一些建议与措施。     

基坑潜水及承压水降水引起的地表沉降计算方法研究

为了预测潜水与承压水并存的基坑降水引起的地表沉降,通过运用有效应力原理、渗流理论及土体沉降理论,推导一种新的基坑降水引起的地表沉降计算方法。根据降水引起附加应力机理的不同,将沉降计算分成3个部分。分别计算减压降水及疏干降水产生的附加应力,根据所得附加应力推导基坑降水产生的地表沉降计算公式,再利用叠加原理,修正分层总和计算,得出沉降的最终计算公式。通过对工程实例进行计算,结果表明:降水引起的地表沉降最大值达到61.83 mm,距减压井中心30 m处仍有24 mm沉降;且计算值与实测值相差不大,可见此计算公式的合理性。     

富水深基坑降水引起的地表沉降预测

随着城市轨道交通的发展,富水地区地铁深基坑降水引发的工程问题时有发生,引起广泛关注。传统算法计算地基沉降只考虑降水前后土体自重应力的变化。在此基础上进一步考虑渗流动水压力引起的有效应力变化和止水帷幕对土体沉降的约束影响,提出一种简化的计算降水引起基坑外地表沉降的方法。并结合实际工程对该方法进行验证。结果表明:考虑地下水渗透力的影响使降水后土体有效应力较不考虑渗流时增加5%左右,地下水渗流对土体有效应力的影响不可忽略。止水帷幕对土体沉降的约束影响在距支护结构1倍降水深度范围内,计算该范围内土体沉降需将止水帷幕影响考虑在内。同时考虑降水前后自重应力变化、渗透力影响、止水帷幕约束这三者的共同作用,得出的理论计算结果与实测值误差在12%以内,验证了计算方法的有效性。     

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.     

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.     

沈阳地铁车站深基坑沉降变形特性

为揭示东北地区地铁车站深基坑沉降变形特性,以沈阳地铁下深沟车站深基坑工程为依托,采用理论分析和现场观测的方法,推导了适合沈阳地区深基坑的最大下沉点位置和最大下沉量的计算中关键参数地基土最大下沉角的公式及值,并得到基坑外地表沉降变形最大点位置和沉降量公式.研究结果表明,地基土最大下沉角的合理性和理论计算方法的可行性.研究结论初步突破了传统沉降变形预测的计算方法,有助于寻求沈阳乃至东北地区的地铁车站深基坑设计施工中沉降变形分析和预测的有效途径.     

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。     

深基坑施工过程仿真及地表沉降量验证

为掌握深基坑施工引起地表沉降规律,确保深基坑工程质量和安全稳定性,以大连地铁某车站为研究背景,基于FLAC3D仿真技术构建车站深基坑土岩体摩尔-库仑弹塑性模型,对其土岩体变形和支护结构受力状况进行模拟分析,并结合现场实测数据进行对比检验,利用MATLAB绘制地表沉降对比分析曲线,从而找出地铁车站深基坑开挖过程中地表沉降量变化趋势.研究结果表明:由于基坑周围土体及地下岩层应力的影响,随着深基坑开挖工程推进到中期,地表沉降梯度增大.该研究成果可为合理预测地铁车站深基坑开挖过程中的地表沉降风险值,有效预防基坑施工事故提供技术支持.     

深基坑开挖和降水对紧邻既有地铁隧道的影响

以深圳某深基坑工程为案例,利用Midas-GTS有限元软件建立三维数值模型,基于流固耦合理论分析基坑开挖和降水对紧邻既有地铁隧道产生的影响,以期为实际的基坑设计和施工提供有效的数据参考。结果表明:基坑降水造成的地下水渗流具有空间差异性,基坑长边侧渗流速度大于短边一侧,且地铁隧道处水力梯度较大;最大总位移出现在地铁隧道中部,且近基坑侧隧道产生的总位移比远离基坑侧隧道多一倍,其中最大水平位移发生在隧道侧边,最大沉降位移发生在隧道顶部;测斜位移曲线具有明显的拐点,临近地铁隧道的基坑长边一侧在35～40 m深度处可能形成潜在滑动面。     

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。     

临河富水砂卵石层深基坑降水方案分析

对于临河深基坑,临河侧地下水控制是基坑设计的关键问题。本文针对某临河富水砂卵石层深基坑工程,分别采用《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）、《管井技术规范》（GB50296-2014）和临河基坑涌水的理论公式进行降水方案设计,并采用地下水渗流数值方法辅助计算,优化了临河基坑降水的设计方案。根据《建筑基坑支护技术规程》、《管井技术规范》降水计算结果,基坑管井间距为20m,然而工程实践中发现基坑靠近河流侧出现了积水。结合临河基坑的理论公式和典型管井段的数值模拟结果,优化靠近河流侧的基坑降水方案,确定基坑靠河流侧的管井井距在9m-10m之间,并据此成果在沿河侧新增了13个降水管井,解决了本项目临河侧基坑积水问题。     

富水地层深基坑施工诱发邻近建筑物变形分析： 以济南地铁R2线烈士陵园站深基坑为例

针对城市地铁车站深基坑开挖对邻近建筑物的影响,尤其是富水地层,深基坑施工会诱发邻近建筑物产生较大变形,严重危及既有建筑物正常使用。依托济南轨道交通R2线烈士陵园站深基坑工程,基于现场实测结果分析了围护桩体水平位移、地表沉降和建筑物沉降规律,采用三维数值计算与现场监测数据相互印证,分析了深基坑施工对邻近建筑物变形的影响,并探讨了不同因素对邻近建筑物变形的影响。结果表明：建筑物沉降是由坑外地表变形所造成的,基坑开挖和降水造成坑外建筑物沉降大致相当;减小钢支撑间距,能够降低建筑物的沉降和倾斜,但不宜过密;止水帷幕能够起到有效控制建筑物沉降的效果,随着止水帷幕深度增加到一定程度,控制效果降低。     

兰州红砂岩地层地铁站深基坑变形规律分析

为研究高水位红砂岩地层基坑降水开挖引起的变形规律,以兰州东方红广场地铁车站深基坑工程为背景,对基坑降水开挖过程中桩体水平位移以及坑周地表沉降进行现场监测.采用有限差分软件Flac3D对基坑降水开挖过程中的位移进行模拟计算.监测结果表明:随着基坑开挖深度的增加,桩体最大水平位移的位置逐渐下移,最终靠近基坑底部,大约在坑底以上1～2 m;地表最大沉降值出现在距离基坑边5～7 m处,大约0.29～0.41倍的基坑开挖深度;桩间水土流失是造成地表沉降过大的主要原因.模拟结果与实测结果对比分析得出:地表沉降模拟值与监测值变化趋势基本一致;桩体在距地面小于12 m部分其水平位移模拟值与实测值非常接近,大于12 m部分实测值明显大于模拟值.     

基于随机介质理论基坑降水引起地表沉降计算

针对基坑降水引起周边土层沉降问题,考虑到土体重度的变化和渗流力的影响,提出了一种以随机介质理论计算地表沉降量的方法。利用降水漏斗曲线对降水周边土层进行划分,基于有效应力原理和固结理论分析了降水前后土体重度和渗流有效应力的变化及微小土单元体压缩量,并通过随机介质理论计算基坑周围地表沉降量。以某基坑降水施工为背景,结合理论分析表明:计算方法得到的地表沉降分布与实测值整体上较为接近,在1.5倍开挖深度范围内精度较高,同时降水引起地面沉降也较大,1倍开挖深度处地面沉降最大值,约为25.53 mm;基坑降水引起周围土体重度的变化是影响地面沉降得主要因素,渗流力影响仅为15%。研究内容可为估算基坑降水引起地表沉降量提供参考依据。     

兰州地铁红砂岩基坑开挖监测与数值模拟分析

以兰州市东方红广场地铁车站红砂岩深基坑为研究对象,对基坑开挖过程中围护桩位移和基坑周边地表沉降进行现场监测,并对实测结果进行分析;采用MIDAS GTS数值模拟软件,分别建立深基坑开挖支护和渗流分析的三维模型,对深基坑在开挖过程中的位移进行模拟计算.结果表明:桩的水平位移随桩体嵌入深度先增大后减小,整体呈")"形前倾,...