软土深开挖致地铁车站基坑及邻近建筑变形特性研究

为了更深入的了解软土深开挖引起地铁车站深基坑工程围护结构及邻近建筑的变形特性,结合深厚软黏土地区某个地铁车站深基坑工程进行了系统性监测及结果分析。结果分析表明:地连墙成槽会引起邻近土体侧向位移,最大土体侧向位移值占基坑开挖期间土体侧向位移值20%左右;土体开挖期间南侧(桩基础建筑一侧)、北侧(浅基础建筑一侧)围护结构邻近土体最大侧向位移平均值分别为0.091%H_e和0.120%H_e;y/H_e值(y,垂直连续墙方向上与连续墙的距离,H_e,开挖深度)小于0.92时,基坑开挖引起土体沉降值及沉降差较大;地表变形与浅基础变形较为接近,桩基础建筑变形值明显小于浅基础建筑变形值且嵌岩桩基础建筑变形值最小;邻近浅基础建筑及桩基础建筑均受到“空间效应”影响,在x/H_e值(x,平行连续墙方向上与端部的距离)小于1.5时“空间效应”较为明显,x/H_e值大于2.0时邻近建筑及围护结构邻近土体变形接近平面应变状态。     

软土深开挖致地铁车站基坑及邻近建筑变形特性研究

为了更深入地了解软土深开挖引起地铁车站深基坑工程围护结构及邻近建筑的变形特性,结合深厚软黏土地区某个地铁车站深基坑工程进行了系统性监测及结果分析。结果分析表明:地连墙成槽会引起邻近土体侧向位移,最大土体侧向位移值占基坑开挖期间土体侧向位移值20%左右;土体开挖期间南侧(桩基础建筑一侧)、北侧(浅基础建筑一侧)围护结构邻近土体最大侧向位移平均值分别为0.091%H_e和0.120%H_e;y/H_e值(y为垂直连续墙方向上与连续墙的距离,H_e为开挖深度)小于0.92时,基坑开挖引起土体沉降值及沉降差较大;地表变形与浅基础变形较为接近,桩基础建筑变形值明显小于浅基础建筑变形值且嵌岩桩基础建筑变形值最小;邻近浅基础建筑及桩基础建筑均受到空间效应影响,在x/H_e值(x为平行连续墙方向上与端部的距离)小于1.5时,空间效应较为明显,x/H_e值大于2.0时,邻近建筑及围护结构邻近土体变形接近平面应变状态。     

软土深开挖致地铁车站基坑及邻近建筑变形特性研究

为了更深入的了解软土深开挖引起地铁车站深基坑工程围护结构及邻近建筑的变形特性,结合深厚软黏土地区某个地铁车站深基坑工程进行了系统性监测及结果分析。结果分析表明:地连墙成槽会引起邻近土体侧向位移,最大土体侧向位移值占基坑开挖期间土体侧向位移值20%左右;土体开挖期间南侧(桩基础建筑一侧)、北侧(浅基础建筑一侧)围护结构邻近土体最大侧向位移平均值分别为0.091%H_e和0.120%H_e;y/H_e值(y,垂直连续墙方向上与连续墙的距离,H_e,开挖深度)小于0.92时,基坑开挖引起土体沉降值及沉降差较大;地表变形与浅基础变形较为接近,桩基础建筑变形值明显小于浅基础建筑变形值且嵌岩桩基础建筑变形值最小;邻近浅基础建筑及桩基础建筑均受到“空间效应”影响,在x/H_e值(x,平行连续墙方向上与端部的距离)小于1.5时“空间效应”较为明显,x/H_e值大于2.0时邻近建筑及围护结构邻近土体变形接近平面应变状态。     

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。     

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。     

“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。     

考虑土体硬化的基坑开挖性状及隆起稳定性分析

基坑开挖过程中,土体应力路径、卸载回弹再压缩特性与简单加载或卸载不同,采用常规的理想弹塑性模型模拟基坑开挖,得到的围护墙位移、坑内土体回弹以及坑外沉降较大。分析了基坑开挖不同区域土体的性状,采用土体硬化模型模拟基坑开挖的卸载与土体硬化行为,结合工程算例,对比土体硬化模型和理想弹塑性模拟以及实测的围护结构土压力、围护墙水平位移和坑外土体沉降,并利用强度折减法分析基坑的稳定性。计算结果表明,考虑土体硬化的HS模型有限元方法能体现土体卸载再加载与开挖的特性,所得土压力、围护结构水平位移以及基坑抗隆起稳定性符合软土地区基坑工程的实践。     

软土地区基坑墙底抗隆起稳定性Prandtl计算式的改进

软土地区,应用Prandtl地基承载力计算式验算墙底抗隆起稳定性安全系数存在两个问题：一是不能反映随着围护体插入深度的增加,墙底抗隆起稳定性安全系数也随之增大;二是不能体现基坑宽度对墙底抗隆起稳定性安全系数的影响。本文在分析基坑开挖卸荷与应用Prandtl公式计算地基承载力的力学边界条件差异的基础上,认为现有的Prandtl计算式不足以反映基坑隆起破坏滑动模式;依据极限平衡计算原理,提出考虑围护体墙底以上基坑内外两侧土体抗剪作用的改进计算模式。按基坑宽深比为3的标准划分宽、窄基坑,并分别给出宽窄基坑抗隆起稳定性安全系数计算式。通过工程实例计算表明：本文提出的改进公式与成功实施的工程实例安全状况相符,能解释在软土地区随着围护体插入比的增大,基坑抗隆起稳定性得到提高的规律;按照宽窄基坑划分,可以合理计算窄基坑的抗隆起稳定性安全系数。本文研究结果可有助于软土地区基坑抗隆起稳定性计算评价和基坑围护结构的优化设计,也有待于进一步理论研究的补充完善和工程实践的验证。     

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。     

宁波轨道交通地下连续墙深基坑工程变形特性及控制研究

由于成因及地域性的差异,宁波软土具有鲜明的特点,深基坑变形特性也有别于其它软土地区。在国内外研究基础上,本文结合宁波轨道交通1号线基坑工程,对13个车站地下连续墙深基坑监测数据进行统计分析。从基坑围护结构水平位移和墙后地表沉降两个方面对基坑变形特性进行了研究,结果表明:宁波地区地下连续墙的最大侧移介于0.18%H和0.80%H之间,平均值为0.39%H,较其它地区大,最大侧移位于开挖面附近,且随软土层厚度的增大而增大;宁波地区Fs取值1.7为宜;地表沉降主要分布于0≤d/H≤2.0范围内,最大值δvm=1.2%H,最小值δvm=0.15%H,平均值δvm=0.69%H,地表沉降较大;围护结构侧移与地表沉降关系为δvm=1.0δhm～1.8δhm。最后,结合分析结果,提出了宁波地区深基坑工程变形控制标准,可以为宁波地区及软土地区深基坑工程提供指导和借鉴作用。     

土岩组合地层异形深基坑支护体系优化研究

某明挖隧道基坑位于土岩组合地层,基坑大面深度约17.1 m,深挖部位约27.9 m,原设计整体基坑采用地下连续墙+4道钢筋混凝土支撑,坑中坑内侧壁采用钻孔灌注桩作为竖向支护结构,深坑部位加设2道钢管支撑。为节约工期和工程造价,综合考虑地层分布及地质条件,对原设计方案进行了系列优化。运用数值模拟对比分析了优化前后基坑支护体系和周边环境的变形特性,结果表明优化后的支护方案满足设计和规范要求。基坑按优化方案施工,并开展了现场监测工作,基坑监测结果表明：（1）基坑连续墙水平位移、地表沉降、支撑轴力、周边建筑物变形及坑底隆起等指标均小于控制要求;（2）连续墙最大水平位移发生在土岩分界面以上一定高度,最大值约为浅基坑深度的0.025%;(3)异形基坑两侧变形不对称,最大地表沉降发生在浅基坑侧,基坑外地表影响范围约为1.0H;(4)下部基岩段基坑开挖侧向变形量小,且对地表沉降槽范围影响不大。优化方案节约了工期和造价,可为类似基坑工程提供参考。     

考虑假想基础宽度的基坑抗隆起稳定性

在深厚软土地区,有大量的基坑工程符合下列特征：（1）围护墙插入比为1:2.0～1:2.2;(2)开挖过程顺利;（3）抗隆起安全系数不满足现行相关标准要求。为减少理论与实践之间的不符,基于既有地基承载力模式的计算公式,通过引入假想基础宽度,建立了可考虑土体应力状态和抗剪能力的基坑抗隆起稳定性分析方法。定义了抗隆起安全系数在数学上为最小值的假想基础宽度为临界宽度。除临界宽度外,假想基础宽度的选取还应考虑基坑宽度、软土层厚度等因素。结合已完成工程实例,对比了现有不同稳定分析方法的抗隆起安全系数,分析了软土地层结构、土体内摩擦角等对稳定性的影响。分析结果与实际情况更加接近,且表明土体抗剪能力的影响在采用临界宽度作为假想基础宽度时有限。     

软土地区坑中坑对基坑围护体水平位移影响分析

通过对软土地区某基坑工程实践进行有限元数值模拟,分析了排桩、重力坝两种基坑围护形式下大型坑中坑里面内、外坑之间距离对两坑围护体水平变形的影响。计算数据表明,内外坑距离越大,外坑围护体水平位移越小,当距离大于2~3倍内坑深度后,围护体水平变形可以不用考虑坑中坑的影响。内外坑距离越大,内坑围护体水平位移越小;内坑围护体水平变形受外坑围护体刚度影响,外坑围护体刚度越大,内坑围护体变形越小。     

考虑水位和孔压影响的基坑抗隆起稳定性上限分析

分析了基坑围护墙内外水位和孔压的分布规律,基于极限分析上限定理,将孔压做功作为外力功代入上限定理能量平衡方程,选用Prandtl滑动模式建立了考虑地下水位和孔压影响的基坑抗隆起分析方法及其验算公式。通过该计算方法对坑外水位、土体强度、硬土层深度和基坑开挖宽度等参数的影响分析以及工程实例的对比计算,验证了公式的适用性。分析结果表明,基坑内外水位和孔压变化以及地下水渗流对抗隆起稳定性产生重要影响,地下水是影响基坑稳定性的一个重要的不利因素。与经典的Terzaghi、Bjerrum和Eide方法以及Chang方法相比,该分析方法可以考虑坑内外水位和孔压对抗隆起稳定性的影响,为软土地区基坑抗隆起稳定性分析提供了合理的计算方法。     

上海软土坑中坑型基坑围护的等效深度计算法

坑中坑型深基坑工程日益普遍,但由于临近基坑挡土墙边的坑中局部深坑对大基坑的变形和稳定性产生影响,现今在坑中坑工程设计中选取大基坑计算深度时依然面临难题：若取外坑坑底是冒险,而取内坑的坑底又偏于保守。针对有支撑挡墙的坑中坑型深基坑的外坑围护墙体的设计,在考虑各种不同情况下的内坑与外坑相对位置、内坑开挖宽度和内坑开挖深度的基础上,提出了等效深度的概念和等效深度系数、等效影响角的参数,并论证了这种等效的可行性。同时,由于等效深度的确定将外坑围护墙体的设计问题等效为常规的基坑围护墙体设计,对坑中坑型深基坑工程外坑围护墙体设计、施工具有实际参考价值。     

深大基坑首层盆式开挖对基坑变形影响分析

以上海中心大厦裙房逆作施工基坑的首层土方开挖为背景,针对盆式开挖盆边预留土堤大小对基坑变形影响进行了深入分析。结果表明,围护墙变形计算值与实测值较为吻合;在逆作法深大基坑中,围护墙厚度在0.8～1.6 m之间变化及是否考虑地墙落低作用对首层开挖的基坑变形影响不明显;采用梁单元模拟围护墙比采用实体单元的围护墙变形计算值要大10%～21%左右,原因是采用后者能考虑土体与墙之间摩擦力所产生的抵抗弯矩作用。预留土堤所承受的水平抗侧压力F随土堤宽度b的减小,先缓慢减小,当b达到为20 m左右时,F值达到最小值,接着随b的减小F值逐渐增加;对特定的盆边开挖深度 ,b值存在一临界值 ,当b减小到 时,F达到峰值,此时如再减小b值,墙体位移将迅速增加;且 值随 值增大而增大。最后根据分析,给出了盆式开挖预留土堤尺寸设计建议。     

非对称开挖条件下基坑变形性状分析

根据现场实际情况,采用有限元分析软件PLAXIS,对基坑在不同挖深差和挖深分界面位置不同条件下的非对称开挖进行了模拟。通过对实际工程进行模拟研究发现,随着挖深差的增加,基坑两侧的地表沉降均增加,开挖深部位的地表沉降和沉降影响范围均大于开挖较浅处;坑底隆起在界面处发生较大的差异变形,挖深差越大,界面处的差异变形越明显;随着开挖分界面向较浅侧移动,开挖深部位的隆起变形逐渐趋于稳定,隆起曲线变化趋势向挖深较浅侧增加。通过研究,可以了解不对称开挖基坑受力及变形的性状和不利因素,从而指导施工,控制不对称开挖的挖深差和界面位置,减少工程风险。     

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。     

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。     

土岩组合地区基坑开挖对扩展基础桥墩沉降影响研究

针对在建基坑工程对既有桥梁造成影响的问题,依托徐州土岩组合地区某地铁基坑工程,通过研究软土地区基坑开挖墙后地表沉降预测理论,推导出该工程的墙后地表沉降曲线。通过Midas数值软件模拟与现场监测综合分析的方法,研究了基坑开挖对墙后地表和扩展基础桥墩造成的沉降影响。研究表明:在整个开挖过程中,基坑周边地表沉降曲线呈"勺形"分布,第三层土体开挖对地表沉降的影响最大;桥墩与相同位置地表在各开挖阶段的沉降量分别占其最终沉降量的比例基本一致;基坑开挖对桥墩造成的倾斜角度会随桥墩下卧土体沉降曲线的变化而变化,桥墩受基坑开挖造成的沉降影响会随其基础埋深的增加而减弱。该研究可为类似工程设计和施工提供参考。