基坑开挖及桩基施工对围护结构变形的影响分析

以北京通州某深基坑工程为例，分析基坑开挖卸荷、基坑锚杆施工、基底CFG桩和抗拔桩施工对基坑围护结构和周边环境的影响。结果表明：基坑围护结构及基坑周边地表随着基坑的开挖、围护锚索和基坑内工程桩的施工出现典型的先上浮后沉降的趋势，应力重新分布现象明显。具体表现为基坑开挖卸荷初期引发围护结构及基坑周边地表上浮，随着基坑开挖深度的增加，在基坑侧向位移和基坑锚索竖向分力作用下，围护结构及基坑周边地表开始下沉；在基坑槽底施工CFG桩和抗拔桩削弱了护坡桩嵌固区被动土压力，基坑降水导致土体有效应力增加，产生附加固结沉降，在基坑地下水渗流的联合作用下，围护结构及基坑周边地表呈现二次加速下沉；基坑开挖和基础桩施工对桩顶水平位移和锚索轴力影响较小。根据分析结果，建议类似基坑增加嵌固深度、调整被动土压力区打桩顺序，将有利于围护结构及基坑周边环境变形控制。     

软土地区深基坑围护结构综合刚度研究

为了预测地铁深基坑开挖阶段围护结构的变形特性,从围护结构综合刚度的角度研究了软土地区地铁深基坑的围护结构设计方法。鉴于Clough综合刚度模型存在诸多缺陷,提出了新的MVSS综合刚度模型,其包含了围护墙（桩）刚度、基坑深度、支撑刚度、支撑水平及竖向间距、地基加固等多个变量,反映了基坑围护结构的整体属性。从有限元计算及地铁基坑实测变形等角度验证了MVSS综合刚度合理性,并建立了地铁深基坑围护结构侧向变形与基坑围护综合刚度之间的函数算式。该算式为基坑围护结构的变形预测提供了新的思路与方法。基坑围护结构最大侧向变形与基坑MVSS综合刚度呈递减函数关系,但当其MVSS综合刚度增大至一定程度后,其继续增大对基坑围护结构变形的进一步控制效果甚微。     

地铁车站超深基坑围护结构变形监测结果分析

依托上海地铁18号线杨高中路站超深基坑工程围护结构变形监测结果,从围护结构水平、垂直位移量,立柱桩垂直位移量等参数角度对超深基坑围护结构的变形规律进行探讨和总结。分析可知,随着基坑的分层开挖施工,围护结构水平位移曲线表现为“大肚状”形态,最大位移点不断下移,最终稳定在093～107倍开挖深度处,最大水平变形量约为开挖深度的330‰,平均最大隆起变形量约为开挖深度的052‰,立柱呈现隆起状态,隆起位移量约为开挖深度的091‰,与周边管线监测数据变形趋势基本一致,上述规律可为类似工程的设计和施工提供借鉴。     

地铁车站基坑围护结构变形监测与数值模拟

以某城市大型地铁车站基坑为研究背景,对基坑围护结构及其变形监测方案进行了设计,并对基坑围护结构变形的现场监测数据进行了分析,重点分析了基坑施工过程中围护结构的水平变形随基坑开挖深度和时间的变化规律。建立了弹塑性有限元模型,并对地铁车站深基坑开挖进行施工仿真模拟计算,将获得的围护结构变形结果与监测结果进行了对比分析,再引用多种围护形式对基坑变形进行敏感性因素分析。结果表明：钢支撑+围护桩的围护形式对基坑土体的侧向变形有较好的限制作用,有限元数值计算结果与现场实测结果比较一致,有限元计算的结果是可信的,改变钢支撑的施作位置对限制基坑的侧向变形有重要作用。随着围护桩入土深度的增大,土体向基坑内侧变形的趋势有所减缓。     

软土地区深基坑支护工程格构柱变形规律研究

在软土地区，基坑底隆起带动格构柱向上变形，对混凝土支撑产生顶托从而产生附加弯矩，而目前基坑设计中往往不考虑格构柱竖向变形产生的次应力，且针对该类问题进行的研究也很少，缺乏对格构柱变形机制及其影响的认识。明确格构柱变形影响机制，有助于提高对基坑空间支护体系共同作用变形的认识，为设计与施工中的格构柱变形控制提供理论依据。结合杭州文一西路明挖隧道深基坑工程监测数据，以及通过改变模型的土层分布、坑底加固范围、支护结构深度、立柱桩深度与桩径等模型变量，分析了现场监测与模型变量对格构柱变形的影响机制和规律。研究结果表明：（1）土层分布对格构柱的影响较显著，基坑底土层越软弱，对格构柱变形的影响越大。（2）增加立柱桩入土深度与桩径，可有效减小格构柱变形。（3）坑底加固可以减小格构柱变形，但加固深度存在一临界深度。（4）地连墙深度对格构柱向上隆起有一定的约束作用，但作用并不明显。     

波浪荷载作用下斜向抗拔桩的承载特性分析

针对浮式海洋结构采用的桩基础,考虑土的循环软化效应,将软土的循环强度与Mohr-Coulomb屈服准则相结合,基于拟静力弹塑性分析建立了循环波浪载荷作用下斜向抗拔桩循环承载性能的计算模型,确定了斜向上载荷作用下抗拔桩的循环承载力,并与单调加载作用下的斜向抗拔桩的极限承载力进行了对比,进一步探讨了桩长、桩径、桩体模量及载荷循环次数等因素对斜向抗拔桩循环承载力的影响。研究结果表明：循环波浪荷载的作用导致了斜向抗拔桩土体循环强度的分布不均匀,从而降低了地基的循环承载力。斜向抗拔桩的动态极限承载力随循环次数的增加而降低,随桩长、桩径及桩体模量的增大而增大。     

深基坑超挖施工围护结构变形分析

在处于具有流变性土层的深基坑工程施工过程中,时有发生超挖未能及时设置支撑的现象,由于土的蠕变特性,导致围护结构变形急剧增大。通过弹粘塑性本构模型的二次开发,对软土地区深基坑施工过程中的正常开挖及时支撑和超挖两种情况进行数值模拟,分析深基坑围护结构变形随时间的变化规律及深基坑的安全性状,以达到有效控制基坑变形和保护周围环境的目的。     

安全防护下沿海地区淤泥质软土深基坑开挖施工方法

淤泥质软土的特点强度低、含水量大等,给地基的开挖带来很大的困难,往往被称为开挖禁区。本文结合沿海地区淤泥质软土深基坑开挖工程,通过有限元软件Plaxis 3D对整个深基坑的施工过程进行模拟。以基坑变形为指标,研究了支护结构的影响。结果表明当双排桩前桩长度为7.5 m时,双排桩前后排桩变形一样。双排桩整体变形随着前排桩桩身长度的增长先减小后增大。前排桩桩长控制在15 m内,增大桩长可以很好的控制基坑变形。双排桩整体变形随着后排桩桩身长度的先迅速减小随后缓慢较小。前排桩桩身变形始终大于后排桩桩身变形,这是因为后排桩起到了足够的拉锚作用。深基坑变形随着双排桩排距增大首先快速减小随后缓慢减小。当双排桩排距超过6 d时,这种控制变形的效果愈来愈小。综上所示,本工程最合适的排距为4～6 d。     

紧邻地铁枢纽深基坑变形特性离心模型试验研究

对于紧邻地铁枢纽的深基坑工程,其开挖方式对基坑变形特性和施工安全控制有着显著影响。以上海某紧邻地铁隧道的深基坑工程为背景,其设计方案将该基坑工程划分为大、小基坑分别施工,重点研究大、小基坑的开挖方式对于围护结构及地铁隧道变形的影响。针对“先挖大基坑,后挖小基坑”的开挖方案,采用离心模型试验,研究开挖过程中地下连续墙和隧道结构的变形特性。试验结果表明,“先挖大基坑,后挖小基坑”的开挖方案可以有效地控制基坑变形,所得结论对于类似的紧邻地铁隧道深基坑工程设计与施工具有参考价值。     

应力分散型预应力抗拔桩系列技术研究与应用

根据目前国内外预应力抗拔抗浮桩、部分粘结预应力抗拔抗浮桩的优缺点以及使用的局限性——长螺旋钻机对于桩径＞800 mm或桩长＞30 m的桩力不从心,研究了应力分散型预应力抗拔桩及钢筋钢绞线笼系列技术,用于一个直径1 m、桩长60 m的抗拔桩工程,采用旋挖成孔,可实现在工程桩上进行大吨位试桩,受力合理,节省资金和工期,实践证明该系列技术有很好的应用前景。     

沿海地区复杂地层抗拔桩在深基坑中的试桩实例

通过沿海地区复杂地层中抗拔桩试桩实例,介绍了抗拔试验桩试验参数与方法以及深基坑中的抗拔桩施工技术：填石夹填土层成孔技术、桩端岩心取样技术与桩基清孔技术。试验表明,抗拔试验参数较为可靠且能满足结构设计的抗拔要求,为抗拔桩在深基坑中的应用研究提供了数据支撑。     

基坑装配式可回收支护和桩锚支护结构的受力与变形分析

基坑支护工程在我国城市化建设过程中具有重要的作用,一些新型支护形式的出现极大丰富了基坑支护的多样性。本文以衡水市现场基坑支护实验工程为背景,工程将装配式可回收支护结构和桩锚支护结构作为研究对象,通过室内土工试验数据确定本构模型参数,利用有限元软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,模拟基坑开挖和支护的全过程,并分析基坑土体和支护结构的受力、变形特征。对比相同土体和开挖条件下装配式可回收支护结构和桩锚支护结构的稳定性,结果表明：装配式可回收深基坑支护形式能更好地控制土体隆起变形,更利于限制深层土体的位移,也可以更好地控制坑顶水平位移。装配式支护结构施工简单速度快,且能回收利用,符合我国绿色建筑理念。     

长江漫滩区深大异形基坑施工对紧邻特大型桥梁影响及变形控制研究

随着地下空间资源的开发利用,越来越多深基坑呈现出开挖深、规模大、形状不规则等特点,其支护结构设计复杂,施工难度大,具有明显的空间效应。本文以南京地铁某基坑工程为例,分析基坑施工对邻近桥梁的影响。其场区位于长江下游漫滩相二元结构地层分布地段,上部软土层厚度大,下部承压含水层地下水位高、水量丰富,地质条件复杂,该基坑为典型的深大异形基坑,距离某大桥的双曲拱引桥仅为7. 2 m,由于之前桥梁已遭受其他地下工程施工产生的较大变形,所以后续工程对其影响变形控制要求极高。为此,该车站基坑支护结构设计基于地下空间实际功能采用设置分隔墙分区开挖及MJS超深工法墙综合变形控制方案。本文通过有限元数值模拟计算,开展复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及桥梁桩基的变形预测分析,计算结果显示,该深大狭长异形基坑开挖对邻近桥梁沉降变形影响显著,通过设置分隔墙分区开挖及MJS工法墙进行变形控制,能够较好地控制基坑的空间效应,减少“长边效应”、“异形效应”等对桥梁沉降变形的影响。通过现场基坑开挖过程实际监测结果,验证这一综合变形控制方案的可行性。该研究成果对于类似复杂地质条件下深大狭长异形基坑的支护及施工设计具有很好的借鉴意义。     

大直径深层旋喷搅拌桩在昊胜大厦深基坑支护工程中的应用

大直径深层旋喷搅拌桩具有强度高、变形小、防渗透性好的优点,在地基加固和止水帷幕工程中得到推广应用。以深厚砂层赋存丰富地下水区域深基坑工程为例,通过设计方案和工程施工以及结合基坑监测结果,充分证实大直径深层旋喷搅拌桩所发挥的优良止水作用,值得推广。     

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。     

既有桩基荷载对邻近浅埋隧道开挖效应及支护内力影响的研究

建立了包括地层模型、桩基荷载模型、浅埋隧道开挖模型和支护模型以及桩基荷载、地层压力、地层沉降、支护应变量测装置的平面应变模型试验系统;通过模型试验,研究了不同水平、竖向相对位置处的既有桩基荷载对附近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力的影响特征。另外,采用FLAC3D软件,对模型试验及不同工况进行了数值模拟。结果表明：（1）与没有桩基荷载的自由地层中的隧道开挖试验相比较,地层中的既有桩基荷载会明显地改变邻近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力;（2）对于桩径和水平相对距离都相同,但桩长不同的桩基荷载,桩长与隧道埋深比值为1.0时,对隧道开挖效应影响最大,二者比值小于1.0时,其影响程度随着比值的减小而减小,二者比值大于1.0时,桩长的改变对隧道开挖效应影响较小;（3）对于桩径和桩长都相同的桩基荷载,对地层压力、地层沉降及支护内力的影响随桩基荷载与隧道的水平距离的减小而增大,桩基荷载距隧道的水平距离与隧道直径比值介于0.5～4.0时,桩基荷载对隧道开挖效应影响较大,隧道较危险,比值介于4.0～6.0时,影响较小,比值＞6.0时,影响可以忽略不计。     

流塑淤泥地层深基坑钢板桩围堰位移突变原因分析及处理

广东省珠海市洪鹤大桥主墩承台位于珠江西江流域的流塑状淤泥地层,采用钢板桩围堰进行基坑支护,基坑开挖过程中,钢板桩围堰发生较大的变形。经详细分析,发现导致事故的主要原因有地下水位持续升高导致土体力学性能显著下降、边跨侧钢板桩长度不足、基坑边缘集中荷载过大、施工控制不严、内支撑体系施工精度不足等。为了确保深基坑支护的安全,在全面分析总结了钢板桩围堰变形原因的基础上,结合实际情况,采取了增设穿透淤泥质土层的钢管桩围堰、加强内支撑体系等加固处理措施,并在实施过程中进行持续监测,最终安全地完成了基坑工程的施工。     

软岩地基中大直径布袋桩抗拔试验研究

西北地区深大基础工程日益增多,兼顾基础抗浮和耐久性问题的研究空白,借助西宁火车站综合改造工程,引入大直径布袋桩技术,有效解决了基础抗浮和耐久性问题;选择6根试桩进行了现场单桩抗拔载荷试验,最大加载量为9 060 kN;运用MATLAB软件分别拟合出3种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线,同时运用PLAXIS软件对不同等级荷载桩-土位移进行模拟,并与实测的荷载-位移曲线对比分析。研究发现：双曲线和幂函数模型较适合此类抗拔桩极限承载力预测;本地区类似地基预测大直径缓变形抗拔桩极限荷载所需的极限位移标准应由0.030D减小为0.025D;仅根据土层的物理力学特征确定抗拔桩桩周土的极限摩阻力不够完善,至少还要考虑埋深不同对具有相似物理力学特征土层性质的影响。     

“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。