“地下复合支撑”变形分析与优化设计

“地下复合支撑”是通过在基坑坑底布置加固水泥土将坑底工程桩与基坑支护桩墙相连形成复合受力体。基坑开挖时,复合受力体共同受力抵抗变形,有效控制围护结构变形并抑制坑底土体隆起。本文提出“地下复合支撑”概念及其设计理论,分析坑底加固面积置换率、固化剂掺量、加固深度等关键设计参数对基坑变形的影响,为“地下复合支撑”投入工程实践提供设计依据和理论参考。基于工程实例,针对原支护体系给出地下复合支撑的优化设计方案,验证新型复合支撑的可行性,体现其对基坑围护结构水平位移和坑底隆起变形控制的优势。同时,按照优化设计方案可以减少基坑内支撑的道数,具有安全性和经济性。     

基坑开挖对涉支护结构下穿盾构隧道变形的三维模拟与影响规律研究

依托某大厦基坑支护工程项目,研究深厚软土地层中基坑开挖对涉支护结构下穿盾构隧道变形的影响规律。采用三维有限元数值模拟分析隧道顶部支护桩的长度对支护结构变形和隧道隆起的影响,并将数值模拟结果与现场监测结果进行对比。结果表明：深厚软土地层中基坑开挖对下穿盾构隧道产生了较大的隆起变形;因下穿隧道的影响,隧道顶部支护桩嵌固深度的减小对支护结构的变形和下穿隧道的隆起会产生重要影响,当支护桩底与隧道顶的竖向间距S＞4 m或支护桩边缘与隧道边缘的水平间距S1＞4 m 时,支护桩的踢脚位移和下穿隧道的隆起变形迅速增加。研究成果可为类似工程提供应用参考和理论支撑。     

基于HS-Small模型的基坑近接桥桩开挖变形影响区研究

针对苏南某地铁高架线路邻近的基坑工程,根据国内外取值经验及土工试验结果,初步拟定各典型土层的HS-Small本构模型参数,基于基坑的地表沉降和围护结构水平变形的实测数据,采用有限元方法对开挖过程进行位移反分析,以此对HS-Small模型参数进一步优化和校准。在该基础上建立了基坑近接地铁桥梁桩基开挖有限元模型,对桥桩变形的影响区进行研究。结果表明,(1)当桥桩与基坑间距小于0.6倍基坑深度时,桩基沉降并未随间距增加产生明显减小趋势。当桥桩与基坑间距大于0.6倍基坑深度时,桩基沉降随间距增加而迅速收敛,桥桩水平位移也呈现处相似的分段变化规律,其临界点位于1.0倍坑深处;(2)近接开挖施工对桩基水平位移相较于竖向沉降更易超限,桥桩与基坑间距大于1.37倍基坑深度时,桩基变形不超过规范限值。桥桩与基坑间距大于1.90倍基坑深度时,桩基变形不超过警戒值(极限值的60%);(3)将桥桩变形的影响范围划分为A、B、C三级分区,并提出了相应的工程防护措施。     

基坑支护桩结构土体受力变形机制、稳定性有限元分析及支护桩结构合理间距分析

利用有限元分析方法,对某基坑支护桩结构进行受力变形分析,结果能清晰显示基坑支护桩桩前土及桩后土受力及变形力学机制,能够清晰的判断基坑支护桩治理稳定程度;说明有限元方法用于评价基坑支护桩结构有其优越的地方,并且是行之有效的方法。     

基坑支护桩结构土体受力变形机制、稳定性有限元分析及支护桩结构合理间距分析

利用有限元分析方法,对某基坑支护桩结构进行受力变形分析,结果能清晰显示基坑支护桩桩前土及桩后土受力及变形力学机制,能够清晰的判断基坑支护桩治理稳定程度;说明有限元方法用于评价基坑支护桩结构有其优越的地方,并且是行之有效的方法。     

带多阳角的综合管廊垂直交叉节点深基坑的坑角效应分析

坑角效应是基坑空间效应的重要体现形式之一,但目前对带多阳角深基坑的坑角效应还缺乏具体且深入的研究。以海南滨海软土地区两垂直相交的综合管廊狭长深基坑工程为依托,利用Plaxis 3D建立了两种典型施工模式下带多阳角的综合管廊交叉节点深基坑开挖的三维数值模型,对由开挖引起的地表沉降、支护结构变形以及支撑轴力等开展了细致的对比分析,并着重探讨了坑角效应对其分布形态的影响。计算结果表明:在两种典型施工模式下,综合管廊狭长深基坑的地表最大沉降变化区间约为0.11%H_e~0.67%H_e,且支护结构的最大侧向变形与开挖深度之间的上下限值分别为0.25% H_e、1.35%H_e。整体而言,在完全对称的施工模式Ⅱ下,基坑周围土体的地表最大沉降和支护结构的侧向变形均低于施工模式Ⅰ的计算结果;但在施工模式Ⅱ下,基坑开挖过程中在阳角的两个临空面方向均表现为显著的坑角效应,而在施工模式Ⅰ下,仅在阳角形成之后的单一方向上表现为明显的坑角效应。坑角效应的影响范围约为2倍的开挖深度,在坑角效应的影响范围内,基坑周围土体的地表沉降、支护结构的侧向变形以及支撑轴力均较坑角效应影响范围以外的计算结果显著降低。研究认为,若在带多阳角的综合管廊交叉节点处的深基坑设计中合理考虑坑角效应的影响范围及其发挥程度,可在一定程度上降低工程成本。     

某邻地铁超大直径圆环撑软土深基坑变形特性分析

以深圳都市茗荟花园(二期)基坑为工程背景,对超大直径圆环撑软土深基坑支护桩侧向变形、地面沉降、支撑轴力等监测数据进行了分析,分析了基坑变形的时空分布特征,探讨了基坑变形与开挖深度、软土厚度的关系,得出下列结论:(1)支护结构的最大变形随着基坑开挖深度的增加而逐步增大,基坑开挖至坑底后,整体变形最大位置位于基坑两侧长边中部采用圆环支撑部位。(2)咬合桩+刚度较大的超大直径环形钢筋砼撑结构应用于软土深基坑中在变形控制及减小基坑工程对周边变形影响等方面均非常有效。(3)随着基坑向下不断开挖,三种方式所反映出的支护结构的最大水平位移量均逐渐增加,但变化幅度有一定的差异。     

某基坑位移、沉降和内力实测结果及预警值讨论

以某深基坑支护结构位移、沉降、内力及水位的施工监测数据为依据,探讨了位移、沉降与内力大小及变化规律。实测表明：支护桩及外侧土体各点随着基坑开挖深度和时间的递增,水平位移逐步增大,增大速度由快逐步趋于平稳。另外,位移大小还与周围建筑物位置和支撑条件有关。周围建筑物的沉降随时间增大,且离基坑越近则越大;立柱沉降及土的隆起量与承受的支撑重量及基坑形状有关;支撑轴力的大小及变化与地质条件、支撑刚度和施工开挖顺序及速度等因素有很大关系;桩身偏心较小,底部可按轴心受力计算。最后,对预警值进行了讨论。     

地铁车站深基坑桩锚支护结构内力试验研究

为研究深大复杂基坑桩锚支护结构内力演化规律和受荷特性,以总面积约为16×104 m2、最大开挖深度为26 m的基坑工程为依托,在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计,分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩的内力和锚杆内力进行监测。结果表明：（1）随着基坑的开挖,悬臂阶段3根支护桩外侧桩身应力呈拉-压-拉变化,内侧桩身应力呈压-拉变化;同一测点钢筋应力逐渐增大,最大值位置略微下移,应力零点出现的位置随桩长的不同而不同。单支点阶段随着基坑暴露时间的增加,外露桩身应力增大,桩身钢筋应力峰值出现在开挖面附近区域,嵌固段桩身应力变化复杂且应力零点比悬臂阶段出现的早。两支点阶段桩身钢筋应力变化更复杂,主要受基坑开挖时间和预应力锚杆的张拉锁定等因素的影响。（2）支护桩、锚杆支护结构设计需考虑其最大允许变形量;满足锚固长度临界值要求后,自由段越长,锚固效果越好,锚固段越短越经济。（3）在未施加拉力和不同拉力作用过程中,锚杆受力发生重分布,与以往土质或岩质基坑认识不同。（4）锚杆侧摩阻力中性点和潜在滑移面的出现与移动是一致的,可用于确定基坑潜在滑移面位置和锚杆临界长度。     

某软土深基坑支护桩入土深度分析

软土深基坑支护,一般采用桩锚或桩撑支护结构,支护桩的入土深度直接影响支护结构稳定和支护工程造价,合理确定支护桩的入土深度是软土地区深基坑支护设计的一项重要内容。结合某软土区基坑工程实例,按国家基坑规范和上海基坑规范分别对支护桩多种入土深度进行相关计算和分析比较,并考虑工程桩对支护桩入土深度的有利影响,力求支护桩的入土深度安全、合理、经济。按上海基坑规范计算,软土深基坑支护桩的入土深度可以明显缩短,适当考虑坑内工程桩的有利影响,支护桩的入土深度可以进一步优化,为类似基坑支护设计提供参考。     

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。     

基坑开挖对近邻地铁车站和隧道的影响

对基坑开挖期间近邻地铁车站和隧道变形等进行分析,总结基坑开挖期间近邻地铁车站、隧道变形的发展规律。以量化的形式定义表征隧道不均匀变形程度的不均匀变形参数 ,并对地铁车站引发的隧道近站部分不均匀变形分布及其大小预测进行研究。研究表明,基坑开挖期间地铁车站表现为上浮而近站隧道表现为沉降;基坑开挖期间地铁车站和近站隧道之间的位移差显著,对隧道结构的损伤严重;基坑开挖对近站隧道的影响范围约为基坑开挖深度的4倍;地铁站引发的近站隧道不均匀变形主要分布在距地铁站1倍基坑挖深的范围内,得到的 分布预测公式可对隧道近站部分不均匀变形的大小和分布进行预测。所得结论及某工程参数A、B的取值可供类似工程参考。     

某深基坑支护结构内力与变形研究

以某深基坑支护结构位移与内力监测为依据,并结合计算分析探讨了位移与内力大小的变化规律。实测表明：施加的锚杆预应力有10 %～25 % 的损失,在开挖过程中锚杆轴力增加约10 % 左右。钢支撑的轴力随开挖深度增加而增加,轴力大小、变化与开挖方式、速度及下层支撑的逐一拆除有关;支护桩的变形随桩深、支撑条件变化而变化。基坑顶部的水平位移以坑壁中央最大,靠端部位移较小。总的来说,理论分析与实测结果大体一致,但由于支护结构受力与变形的复杂性及施工的影响,使得理论计算值与实测值存在一定的差异。     

基坑开挖对近邻地铁车站和隧道的影响EI北大核心CSCD

对基坑开挖期间近邻地铁车站和隧道变形等进行分析,总结基坑开挖期间近邻地铁车站、隧道变形的发展规律。以量化的形式定义表征隧道不均匀变形程度的不均匀变形参数g_i,并对地铁车站引发的隧道近站部分不均匀变形分布及其大小预测进行研究。研究表明,基坑开挖期间地铁车站表现为上浮而近站隧道表现为沉降;基坑开挖期间地铁车站和近站隧道之间的位移差显著,对隧道结构的损伤严重;基坑开挖对近站隧道的影响范围约为基坑开挖深度的4倍;地铁站引发的近站隧道不均匀变形主要分布在距地铁站1倍基坑挖深的范围内,得到的g_i分布预测公式可对隧道近站部分不均匀变形的大小和分布进行预测。所得结论及某工程参数A、B的取值可供类似工程参考。     

软土地区采用灌注桩围护的深基坑变形性状研究

根据上海软土地区80个钻孔灌注桩围护的深基坑工程案例有关数据,系统地分析了基坑开挖引致的灌注桩变形性状。所有基坑的灌注桩最大侧向位移介于0.1 %～1.0 %倍的开挖深度之间,平均值为开挖深度的0.44 %。钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制墙体的变形上没有明显差别,最大侧向位移一般位于开挖面上下5 m的范围内。无量纲化最大侧向位移随着支撑系统刚度的增大而减小,随着墙底以上软土层厚度的增加而增大,但与灌注桩插入比及坑底抗隆起稳定系数之间并无明显的关系。墙顶侧向位移随着首道支撑位置深度的增加而呈现出指数增长的趋势,而灌注桩最大侧向位移与首道支撑的深度位置无明显关系。     

挤扩支盘支护桩试验研究

介绍了一种新型基坑支护桩--挤扩支盘桩,探讨了挤扩支盘支护桩的挤密效应、受力机理、合理的结构形式以及作为支护桩的工作特性。土工模型试验表明：（1）与普通悬臂支护桩相比较,挤扩支盘支护桩的嵌固深度可减小15 %～30 %,弯矩分布比较均匀;（2）最大弯矩可减小40 %～80 %;（3）桩顶总位移减小30 %～60 %;（4）支护高度可增加20 %～30 %。挤扩支盘支护桩有着明显的技术优势和经济效益,并能降低风险,为中等深度基坑工程提供了一种经济合理的支护手段。     

基坑支护中被动区土体加固机理及优化设计研究

深厚软土区的基坑工程,常因被动区侧向抗力不足而导致竖向支护结构变形和位移过大甚至发生踢脚失稳,通常需要对被动区土体进行加固以改善坑底软弱土层的嵌固条件,从而加强对支护桩、墙的变形位移的控制。结合大量实际工程,对悬臂支护基坑坑底最优加固深度和宽度提出一种拟合方法计算,以不同深度和宽度的加固效果进行数值模拟对比分析,并结合工程实例,进一步研究被动区土体加固机理和加固设计优化思路,为类似工程提供参考。     

承压水位变动下深大基坑空间效应离心试验与数值模拟

基坑工程是典型的三维空间问题,只有在一定条件下才能简化为平面应变问题。针对基坑工程的空间效应问题,首先采用离心模型试验建立基坑工程三维模型,分析承压水位变动条件下基坑变形规律;然后,进一步开展三维数值模拟,与离心模型试验结果进行对比验证,并开展基坑长度、开挖深度、承压水位高度和基坑面积等因素对基坑三维空间效应的影响研究。研究表明：三维基坑离心模型试验监测得到基坑中部和角部断面处的地连墙水平位移以及基坑外侧地表沉降,验证了角隅效应,且承压水位上升时角隅效应更显著;影响因素分析表明,长江I级阶地中当基坑长度大于6倍开挖深度时,基坑中间断面基本为平面应变状态;随开挖深度逐渐增大时平面应变比显著增大,而当深度大于25 m时增大速率减缓;承压水位升高时角隅效应更显著,承压水位超出地表3 m时平面应变比为0.46。该研究成果为长江I阶地典型二元结构地层深大基坑的设计和施工提供依据。     

Adina在基坑支护结构稳定分析中的应用

开挖后的基坑,桩后土体有向坑内移动的趋势,对基坑本身以及周围建筑物将产生不利影响,因此选择合适的支护方案是确保工程安全顺利进行的关键。本文以北京某深基坑工程实例为基础,采用单排钻孔灌注桩加冠梁、锚杆支护形式,通过现场原位测试获得土体的各项物理力学参数,应用Adina大型有限元分析软件对该工程的基坑开挖过程进行模拟分析,得到不同开挖深度下支护桩的水平位移分布规律,通过与实测数据进行对比,分析说明采用Adina软件模拟的可行性和可靠性,并通过改变影响支护结构变形的因素,分析说明在不同情况下随着基坑开挖深度的变化支护结构的变形情况。     

“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。