基坑工程对邻近建筑物附加变形影响的分析

随着软土地区城市建筑密度的增加,基坑工程周围通常存在建筑物,基坑工程的开挖受到更严格的环境制约。在深基坑工程的设计中,必须考虑基坑开挖引起的附加变形满足周边建筑物提出的严格要求,基坑设计的关键从强度控制转变为变形控制。结合上海地区大量基坑工程实践,考虑邻近建筑物条件下基坑开挖的数值模拟分析,总结出适用于基坑围护选型阶段的实用计算分析方法,对方案选型进行指导。分别结合邻近桩基础和浅基础的不同基础形式建筑物的工程实例,对基坑开挖产生的邻近建筑物的附加变形进行计算分析,并与实际工程实施的监测结果相比较,验证了计算分析的必要性和可靠性,为类似基坑工程的设计和施工提供了有益的参考。     

具有相邻建筑结构的基坑开挖影响性分析

为研究基坑开挖对邻近既有建筑物变形的影响范围,采用GTS-NX有限元软件,针对土质基坑以及土、岩二元结构基坑,分别改变开挖基坑与既有邻近建筑的水平距离、基坑开挖与邻近既有建筑物基础的相对埋深,从而得到不同工况下基坑邻近建筑结构的变形情况。研究结果表明:土质、土、岩二元结构基坑在开挖过程中,随着基坑侧壁与既有建筑结构水平距离的增大,建筑结构的变形沉降量逐渐减小,沉降形式由最初明显的差异沉降逐渐转变成近乎均匀沉降;建筑结构的沉降量随着基坑开挖深度的增大而增加;同一开挖条件下,土质基坑的开挖对既有邻近建筑结构造成的影响显著大于土、岩二元结构基坑。     

基坑开挖对邻近不同刚度建筑物影响的三维有限元分析

受各种因素的影响,基坑邻近建筑物的刚度差异显著。为了解基坑开挖对邻近不同刚度建筑物的影响,在考虑土体小应变刚度行为的基础上,对基坑邻近不同刚度建筑物的变形展开精细化分析。算例结果表明:对于任意刚度的建筑物,当其跨越坑外沉降槽最低点以及上凸曲率最大点时,墙体所产生的拉应变最为显著,即此时对于任意刚度的建筑物来说,均为最为不利位置。随着建筑物刚度的增大,墙体挠度值与拉应变值呈对数曲线下降。当建筑物整体刚度较差时,其墙体拉应变更主要取决于坑外沉降幅度,而受自身刚度影响较小。当建筑物刚度较大时,在基坑变形的影响下,建筑物更主要表现为刚体运动,而自身内部变形则相对较小。     

建筑物超载作用下的基坑变形分析

结合上海某地铁车站基坑工程，对基坑出现险情期间的监测数据进行详细分析，初步探讨了险情出现的原因。结果表明邻近建筑物超载对基坑变形有显著的影响，并得到基坑和建筑物的大变形具有同时性和突然性的特征，对类似工程具有一定的借鉴意义。     

考虑初始不均匀沉降的建筑物受基坑开挖影响的有限元分析

在考虑土体的小应变现象及建筑物初始变形的基础上,研究了邻近建筑物与基坑相对距离的变化及自身刚度变化对建筑物不均匀沉降的影响。对于纵墙垂直于基坑边,且跨越坑外沉降槽最低点时,墙体产生的下凹挠曲变形与建筑物的初始变形趋势相同,初始变形将在一定程度上增大墙体的拉应变,尤其是对于刚度较小的建筑物,初始变形对墙体拉应变的影响将更为显著,此时考虑建筑物的初始变形是很有必要的;而当纵墙垂直于基坑边,且处于坑外土体上凸区域时,初始挠曲与基坑开挖产生的挠曲变形趋势相反,此时不考虑建筑物的初始变形则是偏于保守的。当建筑物部分处于下凹区、部分处于上凸区时,对于建筑物的下凹区部分也应考虑其初始变形的影响。     

邻近建筑物的深基坑工程实例

沈阳华晨宝马新工厂主办公楼工程周边有邻近建筑物,其深基坑工程为坑中坑形式,基坑开挖深度为10．4m,局部开挖深度6．05、7．4m。为了控制变形,采用排桩＋旋喷桩止水帷幕作为挡土结构及坑内管井降水方式。通过对支护方案的选择和现场施工结果的分析,为基坑周边存在邻近建筑物、基坑上部存在独立基础的基坑支护的设计与施工提供一定的参考。     

暗挖隧道与邻近结构物相互作用研究现状及展望

软土中采用暗挖方式开挖隧道往往会引起土体变形。由于城市中暗挖隧道多建在建筑物高度集中的地区,土体变形对邻近既有结构物的损伤不容忽视。同时,既有暗挖隧道周围结构物的施工也不可避免地会引起隧道的变形和受力。文章主要阐述了目前暗挖隧道施工引起的土体变形对邻近地面建筑物、桩基、地下管线、既有隧道和基坑的影响以及邻近结构物施工对既有暗挖隧道影响的研究成果,并提出了需要进一步研究的课题及研究方法。     

基于影像源法的基坑开挖对邻近单桩影响简化分析

邻近建筑物进行基坑开挖会使桩基产生附加变形和内力,降低其承载能力,如果桩基变形过大会威胁到上部结构的安全。针对该领域目前存在的三维有限元数值模拟法建模复杂且计算耗时的现状,同时为了充分利用基坑围护位移较易通过现场监测技术获取的优势,提出了基于影像源法的基坑开挖引起邻近单桩变形影响的两阶段简化分析方法。同时,引入了Kerr地基模型,并针对Winkler地基模型进行改进,弥补了Winkler地基不能考虑土体连续性的缺陷。在第1阶段基于影像源法,由基坑围护变形计算基坑开挖引起的土体水平自由场位移;第2阶段分别基于Winkler和Kerr地基模型,将土体自由场位移施加于桩基,建立桩基在被动位移扰动下的微分控制方程,得到基坑开挖对邻近桩基影响的简化解析解,包括基坑开挖引起桩基的水平位移、弯矩和剪力等。将计算结果与既有理论结果、监测数据以及三维有限元数值模拟结果进行对比,取得了较好的一致性,其中基于Kerr地基模型的简化解比基于Winkler地基模型的简化解更为精确。该简化方法可为有效分析基坑开挖对邻近桩基的变形影响提供一定理论依据。     

基坑围护结构最大侧移深度对周边环境的影响

围护结构最大侧移所在深度是衡量基坑变形的重要指标之一,而目前鲜有关于其对周边环境变形影响的研究。基于工程实测数据分析和有限元数值模拟,系统地研究了基坑围护结构最大侧移深度对邻近桩基础建筑物不均匀沉降和坑外深层土体位移场的影响。经研究发现：围护结构最大侧移的下移会导致坑外土体位移场扩大,进而降低相应区域的桩基础承载力,导致邻近桩基础建筑物发生显著的不均匀沉降。不同深度的土体经历复杂的竖向位移,且位移形态与围护结构最大侧移深度密切相关。随围护结构最大侧移深度的逐渐下移,坑外土体位移场向深层土体发展,且主要影响范围相应地扩大。在实际工程中,根据基坑周边环境合理地控制围护结构最大侧移所在深度,可有效降低基坑开挖对周边环境的不利影响。     

邻近地铁车站基坑开挖位移传递规律数值模拟

上海地铁8号线人民广场站是个平行换乘车站,车站基坑紧邻地铁1号线人民广场站开挖。监测数据说明,随着基坑开挖,地铁车站背向基坑倾斜。通过有限差分法数值模拟,得到了邻近大刚度地铁车站的基坑开挖位移场的位移传递规律,并对其规律进行了分析,结果表明,大刚度地铁车站的存在对基坑开挖的位移场具有很大的影响：（1）对基坑变形的遮拦作用,从而减小了支护结构的变形;（2）隔断了坑周土层的位移传递路径,使得土体位移场发生变化,促使地下建筑物背向基坑方向倾斜。     

浅析某基坑工程及其对相邻建筑物的影响

通过工程实例,探讨了深基坑工程在设计、施工过程中存在的问题。通过工程测量的方法,对基坑变形以及相邻建筑物的位移进行了监测,并根据这些监测数据对基坑失效的原因以及对相邻建筑物的影响进行了分析。对基坑以及相邻建筑物的安全提出了建议。     

具有相邻建筑物的岩质基坑支护结构优化设计的讨论

传统岩质基坑支护设计方法通常没有考虑岩质基坑与支护结构相互作用以及相邻建筑物对支挡结构和岩质基坑稳定性的影响。结合实际工程,采用PLAXIS有限元软件,分别应用有限元强度折减法和有限元法对具有相邻建筑物条件下的岩质基坑的稳定性和变形、岩石侧压力、基坑开挖对相邻建筑物的影响以及支护结构的优化设计等方面进行了分析。结合《高层建筑结构设计规程》和《建筑地基基础设计规范》提出了相邻既有建筑基础变形的控制条件,并以此作为控制基坑变形的依据,并根据岩质基坑的变形限值计算岩石侧压力和进行岩质基坑支护设计,该方法能够有效地节约造价和缩短工期。     

基坑全过程开挖及邻近地铁隧道变形实测分析

根据邻近已运营地铁隧道的基坑工程监测数据,对基坑开挖全阶段施工过程的深层土体侧向位移与邻近地铁隧道变形之间的规律展开研究,探讨基坑开挖的施工危险节点与重点影响区域。研究发现,基坑开挖前期围护结构施工和降水均对地层和邻近地铁产生了不容忽视的初始位移影响,围护结构长时间无支撑暴露是基坑侧移快速增长的危险时段;基坑开挖具有空间效应,中部侧向变形要大于边角,且单向开挖易造成后挖区土体的位移场和应力场叠加,引起邻近隧道的最大变形向后挖区偏移;基坑开挖深度与邻近地铁埋深相近时,隧道结构产生显著的水平位移和“横鸭蛋”式收敛变形,竖向位移波动不大;深层土体侧移曲线表现为“阶梯鼓肚形”,土体最大水平位移与隧道变形在小范围内呈线性关系,但随着侧移量的增大,隧道变形发生偏离拟合曲线的超线性增长,在工程中应值得关注。     

土体水平位移对邻近既有桩基承载性状影响分析

城市建设中经常会遇到由于堆载或基坑开挖所引起的土体水平位移现象,土体水平位移的作用会使邻近建筑物的桩基础产生附加内力或变形,并可能导致邻近桩基的破坏而发生工程事故。针对此类问题,基于Winkler地基模型以及桩-土变形协调条件,建立单桩水平位移控制方程,根据内力与位移的微分关系,采用两阶段方法进行求解。结合典型的工程事故,通过参数分析,研究土体水平位移对邻近桩基承载性状的影响程度。分析表明,基坑工程围护墙体的稳定和开挖深度对邻近桩基的安全有着重要影响,并提出了近期发生在上海的某小高层楼房整体倒覆事故的一种可能原因。     

南京下关软土深基坑施工引起的变形及控制研究

及时有效地预测基坑施工所引起的变形和对周边环境的影响,总结基坑变形控制技术、措施并验证其实施效果,对于软土地区深基坑的设计与施工具有重要指导意义。结合南京下关大唐南京发电厂生产科研及调度指挥综合楼基坑项目的工程实践,采用理论分析、数值模拟和施工监测等方法,对软土地区深基坑开挖引起的变形及变形控制方法进行了研究。     

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。     

微型桩桩顶与基础相连的支护方法在紧邻建筑物基坑中的应用

紧邻建筑物的基坑因空间十分狭小,支护难度很大。结合天津一个基坑工程,介绍了一种微型桩桩顶与基础相连的支护方法。工程实践表明,该方法能够有效控制支护结构水平位移,保证支护结构安全,减小对紧邻基坑的建筑物的影响,降低基坑支护造价,施工便捷,对紧邻建筑物的基坑工程具有一定的借鉴意义。     

基于免疫RBF神经网络的深基坑施工变形预测

基坑工程由于受多种因素的影响,目前已成为岩土工程中的重点和难点。在基坑工程施工中,需要根据现场实际情况、周围环境、建筑安全等级等对变形进行严格控制。通过现场量测的深基坑围护结构变形信息资料,对实测数据进行整理和分析,利用神经网络对支护结构的变形作出预测,以保证基坑安全施工。研究了一种基于免疫识别原理的径向基函数神经网络学习算法,该算法将所识别的数据作为抗原,抗体为抗原的压缩映射并作为神经网络模型的隐层中心,采用最小二乘法确定权值,提高了RBF神经网络收敛速度和精度,将人工免疫RBF神经网络应用于时间序列预测中,工程实例计算证明了算法的有效性和可行性,为时间序列预测提供了一种新途径。