软土地基坑中坑支护体系温度效应的数值分析

环境温度变化导致基坑支护结构内支撑轴力和变形过大的问题不容忽视。本文以福州地铁6号线潘墩站坑中坑工程为例,选取该基坑代表性区段采用ABAQUS程序及邓肯-张模型对其开挖和支护全过程进行三维有限元模拟,并将分析结果与现场部分监测数据进行对比,验证了所建模型及其材料参数取值的可靠性。同时,利用所建模型着重分析当地可能的季节或昼夜温差变化幅度内支撑轴力及围护墙水平位移的变化规律。结果表明：基坑开挖完成后,温度变化时支撑轴力与温度呈线性相关关系,轴力变化主要体现在内外坑的首道支撑上,此时围护结构整体向坑内或坑外运动,且地连墙侧移受温度影响范围主要集中在基坑开挖深度以上。不同开挖阶段的温度变化引起的温度效应相差较大,潘墩站最不利工况发生在最后一道支撑架设完毕后,此时地连墙水平位移增量及轴力变化幅度最大,温度效应最明显。该研究成果对类似软土基坑工程具有重要的理论和实践意义。     

深基坑地连墙支护体系协调变形规律试验研究

深基坑地连墙支护体系中局部应力集中问题,以及施工过程中的实际变形与设计值之间往往存在较大差异造成施工风险。通过设计模型试验,采用可伸缩的内支撑体系来解决上述问题。研究了内支撑体系、地连墙和墙后土体之间的协调变形特性;得出了内支撑的轴力、墙后水平土压力、基坑周围地表位移、地连墙的最大变形量等随支撑体系调节方式的变化规律;提出了地连墙支护体系协调变形智能调节方法。研究发现,相同的位移控制条件下,上部支撑伸缩引起的轴力变化量最大,底部支撑伸缩次之,4道支撑同时伸缩时影响最小;但是,支撑伸缩的位置越深,对地表竖向位移的影响范围越大,4道支撑同时伸缩对地表位移的影响范围和幅度大于单独伸缩某一道内支撑;支撑伸长可明显减小地连墙水平位移,但是会导致支撑轴力急剧增大。结果表明,实际工程中并非基坑水平位移控制越严格,支护体系就越安全,而是应合理控制内支撑伸缩长度,加强支撑轴力和位移监测。     

“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。     

内支撑基坑支护体系施工过程的监测及分析

河南省人民医院新建病房楼基坑采用两道钢筋混凝土内支撑。通过基坑支护桩深层水平位移、支撑轴力、地面沉降、周边建筑物沉降的监测,对各工况下的监测结果进行了分析,找出了各工况对基坑变形的影响因素及规律性,得到一些有益结论,为以后类似工程施工提供经验与借鉴作用。     

温度变化对深基坑钢管支撑温度效应影响分析

在基坑围护工程中,大量使用内支撑结构体系,在支撑体系中采用最多的是钢管支撑,因为其属于金属材料,温度变化对支撑结构的影响不容忽视。基于弹性热力学基本原理推导出空心圆筒热应力公式,同时考虑了围护墙的侧向水平位移,定量分析变温对基坑钢管支撑轴力影响,实测轴力值及数值解验证了计算公式的正确性。结果表明:解析解大于数值解,且解析解大于实测值,偏于保守,但差值不大可作为设计安全储备,便于工程师在今后设计过程中作为参考实例。     

工字钢水泥土搅拌墙基坑支护的力学性能研究

河南某基坑最大开挖深度为5.8 m,场地以饱和淤泥质粉质黏土为主,与周边既有建筑最近距离为1.2 m,采用工字钢水泥土搅拌墙和预应力扩大头锚杆进行支护。运用PLAXIS有限元软件对该基坑支护结构进行数值模拟,得到了不同工况的土体位移、工字钢水泥土搅拌墙轴力和弯矩、预应力锚杆的锚固力和各开挖阶段的总乘子 ,结果表明,数值计算的土体水平位移与实际监测数据比较吻合,验证了工字钢水泥土搅拌墙建模的合理性;PLAXIS软件能较好地模拟基坑开挖过程中土层及结构的变形特点,验证了PLAXIS有限元软件在基坑工程的适用性;数值计算的土体水平位移、锚杆轴力、采用强度折减法计算的各开挖阶段的总乘子 均满足基坑设计要求,验证了工字钢水泥土搅拌墙在基坑支护的可行性,为类似基坑设计提供了理论依据。     

复杂环境下环形支撑系统的应用分析

为研究环形支撑系统的受力特点,采用三维数值分析的方法,分析得出了环形支撑系统下桩身最大变形位于桩顶处,为9.70 mm,符合相关规范要求;环形支撑梁全截面受压,最大轴力值为4 365 kN,远小于梁截面受压承载力设计值;支撑梁间混凝土板在堆载20 kPa的情况下,相对于无堆载时立柱沉降仅增加1.06 mm,而环形支撑梁最大压力仅增加17.8 kN。根据分析结果并结合监测数据对比,可得出以下结论：环形支撑梁通过“拱效应”可将支撑传来的力转化为轴力,为支撑提供可靠的支点,但支点刚度比常规支撑弱;其次,由于环形支撑梁需要有足够刚度来为支撑提供可靠支点,因此环形支撑梁的截面应根据刚度要求结合受力情况进行设计;最后,在对撑梁之间设置钢筋混凝土板作为临时材料转运平台是可行的,这对基坑支护系统影响很小。     

软土狭长深基坑抗隆起破坏模式试验研究

针对软土地区基坑底土层为饱和软黏土的情况,设计了狭长深基坑的抗隆起离心模型试验,分析不同开挖深度和水位条件下的基坑围护墙弯矩、土压力分布、水平位移以及基坑隆起稳定破坏机制。基于离心模型试验的基本参数和工况,建立了有限元数值模型,分析试验工况基坑的抗隆起稳定性与破坏状态,并进行对比验证。试验结果表明：随着开挖深度和坑外水位的增加,坑底软土层产生向上的隆起变形,当隆起变形较大时,围护墙由于坑内土体侧向约束的减弱,底部产生较大的向坑内的水平位移,同时导致支撑轴力增大,基坑最终表现出围护墙绕某道支撑点向坑内的转动踢脚破坏。数值计算结果表明：随着坑外水位的升高,基坑抗隆起稳定性安全系数逐渐减小,当发生抗隆起稳定破坏时,基坑底产生较大的隆起位移,破坏机制与离心模型试验结果相同。     

考虑坑壁位移和土压力方向的直撑力学特性

鉴于基坑支护中常见的直撑设计一般都没有考虑基坑位移和土压力的变化,总结了土压力和基坑位移之间非线性关系的研究现状,分析了随坑壁转动时土压力大小和方向的变化规律。在此基础上,推导了直撑轴力和坑壁位移之间、以及直撑纵向变形与坑壁位移之间的数学关系式。结合工程实例,进一步研究了直撑轴力和变形随基坑初始位移、支撑点、土压力作用点、土体与挡土结构间摩擦角等因素变化时的发展变化规律。研究表明,直撑轴力及其变形随基坑位移、支撑点高度、土体与挡土结构之间摩擦角的增加而减小,随土压力作用点高度的增加而增大,与基坑初始位移值基本无关。     

采用分层地基系数的多支撑支护结构分析

以土层分层、支撑位置及抗弯刚度变化处等为结点对围护墙体进行单元划分，按地基系数法考虑开挖面下被动土体横向抗力．基于单元挠曲微分方程的初参数解．通过传递矩阵分析方法，结合围护墙两端及支撑轴力的边界条件．推导得多支撑支护结构各开挖工况下围护墙各结点的内力、变形及支撑轴力。编制了计算程序，并以上海太平洋广场一期工程基坑开挖为例进行分析计算。该法可用于求解上层分层、围护墙刚度随深度变化等情况．能更好地符合工程实际问题。     

武汉市宝通寺地铁站基坑工程监测与分析

介绍了武汉市轨道交通二号线一期工程第20标段宝通寺地铁车站基坑工程的支护设计和监测方案,并对监测结果中基坑周围岩土体侧向水平位移和内支撑轴力进行了初步分析。监测结果表明：土层和岩层在基坑开挖过程中的侧向水平变形程度相差较大,且不同状态的土层侧向水平变形程度亦不相同;由于土层相对于岩层侧向变形较大,其支护时所表现出来的内支撑轴力亦比较大。因此,对于不同地层,进行基坑支护方案选择时应根据其不同变形性质进行合理的优化设计,对土层和岩层可采取不同的支护形式,以到达既安全又经济的目的。     

改进的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法

基于p-y曲线（p为土水平抗力,y为侧向位移）的基坑围护结构计算方法虽然考虑了基坑内侧土体可能进入塑性状态的实际情况,但未考虑内支撑架设时围护墙已发生一定侧向位移、内支撑是在围护墙已发生初始位移后才开始工作的工程实际。针对上述不足,提出一种基于p-y曲线的、考虑内支撑架设时支撑处围护墙初始位移的基坑围护结构计算模型,建立了围护墙侧向位移计算的有限差分方程和方法,通过工程实例验证了方法的合理性。理论分析与工程实例计算结果均表明,文中提出的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法是合理的。     

基坑变形监测现场试验研究

结合浙江省桐乡市中虹天地商住楼基坑变形监测项目,研究了基坑沉桩挤土作用,分析了边长40cm方桩沉桩时,120倍桩径处地表仍有微弱隆起变形,以及基坑周边民住房的不均匀沉降变化特征。基坑开挖过程中,围护结构的受力状态发生改变,导致围护结构产生上浮现象。基坑土体水平位移随开挖深度增加逐渐变大,且在土体蠕变作用下,水平位移量仍会有所增加。大气降水导致基坑内外地下水位差变大,增加围护结构的侧压力。支撑轴力受混凝土凝固收缩、温差以及钢筋、混凝土之间的差异徐变影响,支撑轴力计算时需进行修正。     

杭州庆春路过江隧道江南工作井监测分析

为了避免基坑工程设计和施工中因没有处理好承压水影响而产生的基坑工程事故,以杭州庆春路过江隧道江南工作井为例,对墙体水平位移、地表沉降、地下水位及混凝土支撑轴力进行监测分析,并提出高承压水控制和防治对策。基坑开挖过程监测数据表明：墙体水平位移与基坑平面尺寸密切相关,可通过加强中部支撑刚度,将大尺寸基坑“分隔”成数个较小的基坑,以控制墙体水平位移;地表沉降最大点发生在距离围护结构0.5倍开挖深度处;止水帷幕结合减压降水的措施,可较好地处理承压水问题,基坑下层开挖施工期间,必须保证抽水井持续降水,非正常断电会影响基坑施工安全;第1道支撑的轴力逐渐变小,甚至有可能出现拉力     

基坑支护支撑温度应力的有限元分析

;在采用有限元方法模拟基坑开挖过程中支护结构与土的相互作用的基础上,提出将温度场耦合到应力场中来分析基坑支护支撑温度效应.结合工程实例,采用修正剑桥弹塑性模型并考虑开挖过程模拟支撑温度效应,分析了不同施工阶段的温度变化对支撑温度应力的影响,指出支撑的温度应力应按照各种工况的最不利组合进行设计.得出在温度变化较大时,应将温度效应作为一种工况予以考虑等结论.     

土岩复合地层超深圆形基坑内衬墙作用效果及优化

为选择合理的支护方案,满足复杂地层条件下基坑的安全稳定和高效施工,以佛山市某超深圆形基坑为研究背景,采用数值模拟及现场监测手段,对土岩复合地层内衬墙作用效果进行分析,并分别对内衬墙厚度、施工方法、内衬墙布置形式进行优化。研究表明：内衬墙对地连墙受力变形起有利作用;相比有内衬墙支护,无内衬墙支护时地连墙受力变形增加较多,但均未超过规范要求预警值,表明该复合地层内衬墙具有一定的优化空间;地连墙水平位移、地连墙环向应力、坑外地表沉降量最大值与内衬墙厚度呈负相关,内衬墙厚度减小至0.80～0.60 m之间时,地连墙水平位移及环向应力作用效果减弱,内衬墙厚度减小至0.60～0.40 m之间时,坑外地表沉降量作用效果有所减弱;在最优厚度基础上,采用顺逆结合的施工方法既可保障基坑安全稳定,又可提高施工便利性。提出了不连续内衬墙布置形式,即,在最优厚度基础上,采用受压区较小时隔两层施作一层、较大时隔一层施作一层的布置形式,既安全又经济合理。     

西北黄土地区地铁深基坑工程监测的关键技术

根据西北黄土地区第一条地铁——西安地铁近四年地铁基坑工程的监测经验,提出了基坑工程监测的主要内容、作用及其常用监测手段,介绍了轴力监测关键技术;测斜仪量测墙体位移关键技术;地裂缝段地表监测点布设的关键技术;盾构地表监测作用、监测项目、地层移动特征;监测报警注意事项。其中着重分析了黄土地区常用的内支撑形式——钢支撑监测的注意事项及常见异常测量数据的出现原因,提出温度对其测量结果的影响不可忽略。     

水泥土复合式围护结构的位移内力计算与性状分析(续前)

2.1 土体性质对位移内力的影响 图6是改变土体内摩擦角时墙体最大水平位移、最大弯矩、最大剪力和最大支撑轴力(以下简称四项最大值)的变化情况.可以看到:墙体位移内力及支撑轴力几乎均随土体内摩擦角的增加而线性减小,且变化幅度基本相同.如果能采取措施将墙后土体的内摩擦角从10°提高到20°,则可减小墙体最大水平位移约20%,减小墙体内力15%.     

复合土钉墙支护设计参数敏感性分析及边坡变形规律研究

由土钉和预应力锚索组成的复合土钉墙支护结构可以有效加固周围土体,控制基坑变形,被广泛应用于基坑支护设计中。以济南西客站站前广场基坑工程复合土钉墙支护设计为例,通过FLAC3D有限差分软件数值计算和现场监测分析,采用弹塑性实体单元和线性锚杆单元,考虑锚杆与土体相互作用,通过对土钉和预应力锚索组成的复合土钉支护结构进行开挖支护施工全过程的三维动态模拟分析。分析基坑坡面水平位移、坑底隆起、地表沉降、土钉轴力、预应力锚索轴力等变化规律,研究复合土钉墙的受力机制,探讨土钉和预应力锚索的共同作用机制。分析土体各种力学参数和锚杆间距、锚索预应力等设计参数对基坑变形影响的敏感性,并与监测数据进行对比分析。研究表明,锚杆与土体相互作用力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,计算精度较高;土体黏聚力、摩擦角、土钉间距、锚索预应力等对基坑边坡变形的影响较大,计算结果可为复合土钉墙设计参数选取提供参考     

基坑边坡稳定性的现场监测

邯郸市某基坑采用了土钉墙支护形式,开挖至7．0m见地下水,进行了基坑降水。并对地面沉降、边坡水平位移、地下水位变化以及对周边建筑物的影响进行监测,监测结果显示基坑边坡处于稳定状态,对周边建筑物影响非常小。