地下连续墙施工影响应力重分布的数值模拟

对武汉市某超大型超深基坑10幅邻近地连墙跳跃式施工过程进行了三维有限差分数值模拟。数值模拟步骤依次为泥浆护壁成槽开挖、混凝土浇筑及混凝土硬化3个过程。泥浆护壁成槽开挖及混凝土浇筑分别采用常静液压力和变静液压力的方式加载,混凝土的硬化过程采用变弹性模量和泊松比的线弹性实体单元完成。数值计算结果与实测数据吻合较好。对单个跳跃式开挖过程墙上土压力的监测揭示了地下连续墙施工影响应力重分布的变化规律。模拟施工完成后10幅地下连续墙上的土压力值沿墙长度方向随静止土压力值上下波动,波谷出现在槽段连接处附近,波峰接近槽段中心轴,波动幅度大小与土体深度有关。分析表明,泥浆压力、混凝土灌注压力及土压力差值是影响墙后应力重分布波动幅度的主要原因,适当的泥浆重度及合理的注浆方式能避免土体扰动。     

苏州粉土地层地连墙施工对地层扰动影响研究

采用三维有限差分软件FLAC3D对地下连续墙施工进行模拟,分析苏州地区粉土地层中地连墙施工对土体扰动及周边建筑物影响。利用UBCSAND硬化规律对外部扰动作用下土体强度逐步发挥的力学特性进行表征,模拟开挖过程中浅层土体变形,并对地连墙施工中成槽开挖、钢筋混凝土施工及混凝土硬化进行全过程模拟。计算结果表明,硬化模型较好地反映地连墙施工扰动下浅层土体力学特性;地连墙成槽阶段地层变形随深度的增加而减小,地表以下20 m范围内地层变形显著,而深部土体变形较小;钢筋混凝土浇筑施工对地层变形起到抑制作用;混凝土硬化阶段地层变形趋于稳定。在该基础上采用硬化模型对苏州某基坑地连墙施工进行数值仿真,模拟结果和现场实测吻合较好。     

地下连续墙施工力学机理三维数值分析

采用三维有限差分方法,模拟了地下连续墙成槽开挖及混凝土浇筑施工全过程,研究了连续墙槽段外围土层在地下连续墙施工过程中的应力状态与变形形态,并将计算结果和现场实测结果进行比较。结果表明,数值计算应力结果与实测结果规律基本一致,但槽段底部数值计算应力变化梯度比实测值略大,采用该计算方法模拟地下连续墙施工全过程具有一定的可行性和较强的可靠性。     

通州运河ONE项目地下连续墙施工技术

结合北京市通州运河ONE项目基坑地下连续墙工程,介绍了北京地区复杂环境下深基坑地下连续墙施工的主要技术措施,地下连续墙施工过程中导墙施工、泥浆制作、成槽、钢筋笼制作、混凝土浇筑中的施工要点及注意事项,解决了一系列的重点、难点问题,形成了一套系统而完善的地下连续墙施工技术。探讨了周边和地下复杂环境下工程施工中,可能出现的各种问题及相应预防控制措施,研究的规模、深度、涉及的问题均较以往有很大的发展。本工程为复杂条件下深大基坑地连墙支护施工,提供了参考。     

地下连续墙成槽过程槽壁土体变形测试

为了分析地下连续墙成槽施工过程中对槽壁周边土体变形的影响程度,在南京河西地区某基坑工程的地下连续墙正式施工前进行了墙厚1.2 m、宽度4.5 m、深度61.0 m的成槽试验。结果表明,当成槽机向下开挖时,土体在不同深度处出现不同程度的向坑外的位移现象,部分监测数据显示为负值。在成槽施工完成后,水平位移变化出现缓慢回弹的趋势,并在成槽后的两天时间内变化速率渐渐变小。单幅地下连续墙成槽过程中槽壁周边土体的变形对环境影响不大。     

框格式地下连续墙非线性分析及稳定计算

根据地质及结构特点,建立了能反映框格式地下连续墙力学特性的典型子模型,即槽段有限元模型。基于ABAQUS有限元软件,采用经典的摩尔-库仑（Mohr-Coulomb）屈服准则、非关联流动法则,对框格式混凝土地连墙槽段进行了施工全过程模拟,详细分析了结构在最不利工况下混凝土连续墙的应力与变形,还用强度折减有限元方法分析了该最不利工况下结构的整体稳定性,论证了框格式连续墙这种地基处理方式的合理性与可行性,地下连续墙在应力变形及稳定方面能满足工程需要。     

“两墙合一”双环形支撑体系基坑变形特性分析

南宁市某基坑采用“两墙合一”双环形支撑体系，为研究基坑开挖工况下地下连续墙及坑外浅基础建筑物的变形特性，基于现场监测资料，对基坑开挖引起的临近建筑物沉降、地连墙顶水平位移、竖向位移以及地连墙墙体侧向位移进行了系统分析。分析结果表明：周边建筑物沉降受其高度、基础形式、埋深、距基坑距离以及与基坑相对位置等因素的影响程度较大；地连墙竖向变形受基坑开挖暴露时间以及临近建筑物的影响较大，其最大竖向位移VWY变化区间为(-0.088%～0.083%) H_e(H_e为开挖深度)；近建筑物段地连墙侧移呈现为“内凸悬臂复合式”变形形态；“坑角效应”导致位于坑角处的地连墙呈现出“阶梯内凸式”变形形态；地连墙的最大侧移变化区间为(0.02%～0.21%)H_e，平均值为0.085%H_e。     

考虑施工过程的基坑锚杆支护模型试验研究

通过大型室内模型试验,研究了土质基坑在开挖和预应力锚杆施工过程中土中应力、锚固段应力及基坑壁侧向位移的变化规律。结果表明,在基坑开挖过程中,基坑壁附近的土体应力状态变化显著;锚杆锚固段应力呈非线性递减分布;基坑壁侧向位移随施工过程的进行而呈增大的趋势。在模型试验基础上,对土层锚杆的锚固和变形机理进行了探讨,结果表明：必须建立一个包括基坑周围土体以及锚杆等在内的完整力学模型,且考虑施工过程,才能较精确地求解基坑周围应力场和位移场。     

深基坑围护超深地下连续墙护壁泥浆的研究及应用

针对苏州中心项目基坑临近地铁侧、隔断承压水的特点,采用超深地连墙进行基坑围护。根据工程重点、难点以及质量控制要求,对地下连续墙成槽过程中的护壁泥浆问题进行了分析研究,提出了泥浆配制、参数控制、泥浆处理的成套方案。现场实际应用表明,所研究的优质护壁泥浆在本工程地连墙的施工中是行之有效的。     

地铁车站地下连续墙“二墙合一”深基坑施工技术

“二墙合一”最大的特点是将单一挡土结构转换为地下室永久性结构的外墙。介绍了在复杂周围环境和地质条件下采用地下连续墙“二墙合一”基坑支护技术的施工实例,在超宽、超深地下墙施工过程中,采用了相应的技术措施,解决了成槽稳定和大面积钢筋笼起吊装和锁口管安放、起拔等施工难题,为在闹市区超深地下墙施工提供了经验。     

软土地区超深圆形竖井的坑底隆起特性与机制

依托上海某超深圆形竖井工程,收集了施工期坑底土体隆起的实测数据,总结了坑底土体隆起的竖向分布模式、演变规律和主要影响因素;建立并验证了轴对称数值模型,探讨了开挖卸荷、降水、地下连续墙和土体力学特性对坑底土体隆起的影响规律,探明了坑底土体的隆起机制。土体隆起是开挖卸荷、降水和地下连续墙约束作用下土体力学响应的综合结果,其中开挖卸荷和墙体挤压会引起隆起,降水和墙体的负摩阻力会抑制隆起。开挖卸荷存在主要影响深度,卸荷回弹主导了该深度范围内土体的隆起,而土体剪切变形则控制了该深度范围外的土体隆起。土体流变以及负孔隙水压的消散共同导致了土体隆起的时间依赖性。软土地区小直径超深竖井的坑底隆起沿深度方向减小近似线性,最大值位于开挖面中心处;土体隆起随开挖先缓慢增加后近似线性快速增大,而在非开挖阶段,土体隆起随时间有缓慢增大趋势。     

上海明珠二期南浦大桥地铁站工程超深槽段地下连续墙施工体会

在上海轨道交通明珠二期南浦大桥地铁站工程超深槽段地下连续墙施工中，通过搅拌桩加固并在地连墙与桥墩之间增加了水泥掺量为20%的SMW素桩，在基坑内的被动区抽条加固部分采取局部水泥掺量提高到12%有效地改善土的力学指标，控制槽壁变形和对桥墩的影响，此外，采用重斗强抓方法顺利掘进硬土层。     

逆作基坑开挖卸荷对工程结构的影响分析

以天津站交通枢纽深基坑工程为背景,基于开挖实测资料和数值模拟计算结果对比,对超深逆作基坑开挖卸荷引起的立柱桩隆沉、地下连续墙变形和层板变形进行了分析。结果表明,随着基坑的开挖,立柱桩与地连墙在竖直方向有一定隆起,中间柱的隆起量总体偏大;立柱桩间、立柱桩与地连墙间的差异变形随开挖的加深而持续增加,后者超过了设计控制预警值。地连墙水平位移沿深度呈近似的“弓形”曲线,坑口处有向坑外的侧移;水平位移最大值较顺作开挖小,出现的位置约为基坑开挖面以上1/2~1/3坑深处,与顺作法发生在基底开挖面附近有显著不同。水平层板竖向变形以隆起为主,最大竖向隆起出现在顶板中间区域的支撑柱附近。与此同时,文中还讨论了桩柱变形设计控制标准问题。     

PBA暗挖地铁车站洞内地下连续墙施工力学响应分析

北京某地铁PBA暗挖车站采用边导洞内施工地下连续墙止水，在国内尚属首例。以该工程为依托，采用MIDAS软件模拟了PBA工法施工过程中洞内地下连续墙的力学响应规律，并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明：（1）地下连续墙施工引起的地表沉降量较小，约占地表总沉降量的9%;(2)扣拱施工阶段、站厅和站台层开挖支护阶段地下连续墙水平位移变化较大，在实际工程中需对这三个施工阶段加强监测和施工控制；（3）地下连续墙竖向位移整体以隆起变形为主，沉降变形不明显，沿地连墙纵向各施工阶段中墙顶的沉降量略有波动，整体上趋近均匀分布；（4）车站主体结构施工完成后，地下连续墙墙体所受的拉、压应力均未超过混凝土抗拉、抗压强度允许值，地下连续墙结构处于安全状态。     

双矩形钢模管互导干作业地下连续墙

地下连续墙常采用泥浆护壁、水下灌注混凝土进行施工,槽壁稳定和槽段接头防渗一直是施工控制的难点。泥浆本身易于造成环境污染,而泥浆制备的水耗和废料处置也增加了工程造价。为解决这些问题,开发了一种新技术——双模管互导干作业地下连续墙技术。该技术采用钢模管护壁和双矩形模管导向沉管挤土或沉管干取土的成墙工艺（分别适用于墙厚300～500mm和600～1 000mm）,不需要泥浆和水下灌注墙混凝土,可以在同一平面内成墙、实现墙单元无缝连接。实践表明,该技术墙体防渗性能好,成墙效率高,连接质量可靠,不仅适用于深厚软粘土地层的基坑围护工程,也可应用于类似地质条件下水库工程的防渗加固。     

应用钻孔灌注桩施工柱列式地下连续墙

应用钻孔灌注桩施工柱列式地下连续墙,其基本方法是利用钻机成孔、现浇混凝土构成桩排式地下墙段,以作为基坑开挖时防渗、挡土、邻近建筑物基础的支护以及直接作为承受建筑物垂直载荷的基础结构部份.     

环形超深基坑围护结构受力变形特性分析

结合上海世博500 kV变电站超深基坑实际工程,采用平面应变及轴对称弹性地基有限元分析模型对基坑围护结构的空间效应进行简化,分析了环形基坑空间效应、内衬墙以及水土压力模式对围护结构受力变形特性的影响,并与实测结果进行比较。结果表明,环形基坑围护结构的空间效应对其受力变形特性影响很大,在计算过程中必须考虑围护结构环向刚度对径向刚度的贡献;内衬墙作用类似于环形支撑,对地下连续墙受力及变形是有利的;地下连续墙水平位移实测值最接近于侧压力系数1.0的轴对称有限元分析结果;地下连续墙环向应力和弯矩实测值位于按规范水土分算与侧压力系数1.0的轴对称有限元计算结果之间。     

矩形地连墙槽壁整体稳定分析方法的对比研究

在地下连续墙施工阶段采用泥浆护壁技术开挖槽壁的稳定性一直备受关注。通过假定不同的滑动面或滑动体形状,并根据滑动土体的受力平衡分析或单元土体的应力极限状态分析,已经建立了一些槽壁整体稳定性的分析方法。为辨识这些方法的适用性,从理论基础、计算参数的敏感性以及实际应用效果等方面对其进行了对比研究。结果表明,在半圆柱形和三棱柱形滑动体假设基础上建立的槽壁稳定分析方法,能较为合理地评价槽壁的稳定性。     

河湖相软土区某深基坑开挖变形特征分析

为研究在昆明市河湖相软土地区的复杂地质条件下，基坑开挖施工过程中的变形特征，以昆明市某地铁站深基坑的工程实例为背景，结合基坑开挖施工过程中支护结构及周围土体变形监测数据，运用MIDAS/GTS NX有限元软件，建立三维模型进行全过程整体的数值模拟分析，对比数值模拟结果和监测数据。结果表明：数值模拟结果与监测数据相比，两者结果差值较小，变化趋势基本一致，验证了有限元数值模拟软件在软土地区深基坑工程中运用具有可行性；地连墙顶竖向位移和墙顶附近土体沉降受基坑坑底软土隆起的因素影响较大；各监测点变形均小于控制值；基坑周边土体沉降和地连墙体变形符合基坑开挖变形规律，验证了基坑设计支护的合理性。研究结果可为昆明河湖相软土地区基坑工程提供经验借鉴。     

武汉绿地中心深基坑的特殊工程地质条件 及支护体系选择研究

高承压水条件下深基坑工程的支护与施工是当前国内外城市建设的难点问题。本文针对武汉绿地中心深基坑超大超深、场地土体工程性质差、高承压水且水量丰富等特点,对深基坑常用的支护体系进行了比选分析,确定了地下连续墙支护体系作为武汉绿地中心深基坑支护的主体围护结构,设计了左右两个区先施工及中间区后施工的分区施工方法,并提出了地下连续墙外围接缝处采用高压旋喷桩进行加固止水、基坑内部采用地下连续墙和钻孔灌注桩隔断支护、基坑内侧采用钢筋混凝土水平支撑和钢立柱竖向支撑的多层次支护体系。成果对长江经济带中下游城市的深基坑设计和施工具有重要的借鉴意义。