PLAXIS数值模拟在深基坑地连墙支护中的应用

应用PLAXIS建立了深基坑地连墙支护模拟模型,该模型可对地连墙支护结构,进行开挖支护施工过程的动态模拟分析。通过现场对基坑水平位移、竖向位移、锚杆内力等进行监测并得到相应数据。将模拟模型与现场观测数据进行对比分析,说明建立的数值模拟分析模型,能够反映地连墙支护的基坑,在开挖过程中的受力和变形特征。这也为深基坑地连墙支护技术的设计和施工提供指导,并对深入了解地连墙支护作用的机理有较大意义。     

万州驸马长江大桥北锚碇基坑施工安全监测分析

驸马长江大桥北岸桥位区地表覆盖层厚度较大、强度较低,下伏泥质岩体水敏性较强,边坡天然稳定性较差。为了确保北锚碇基坑施工安全以及进行施工反馈分析,在施工期内开展了系统的安全监测。监测成果综合显示:降雨易诱发坑外地表土体发生浅层变形破坏,导致某些观测点的位移超过了报警值,坑外边坡变形在喷锚防护完成后得到了有效控制。开挖全、强风化地层时,防护桩位移增长较快;开挖中等风化地层时,位移增长相对缓慢,支护结构的地表和深部水平位移都未超过报警值。锚索预应力变化趋势总体平稳,累计变化量远小于报警值。监测结果反映出北锚碇基坑边坡和支护结构处于安全稳定状态,同时验证了工程设计条件和设计参数的合理性,研究成果还可以为类似基坑工程的设计、施工和监测积累经验。     

软土地区地下连续墙深大基坑的变形性状研究

结合前人对上海地区地下连续墙基坑实测分析的成果,以上海软土地区两个典型类似的深大基坑为工程背景,通过现场实测数据的分析,研究基坑采用顺作法两墙合一地下连续墙基坑的变形性状以及对坑外建筑的影响,尤其是基坑浅层软土层厚度和开挖面积因素。研究结果表明,(1)基坑施工过程中围护墙侧向变形均呈"鼓肚子"抛物线形状。基坑变形主要产生在基坑开挖阶段,换撑产生的二次变形仅为开挖阶段的10%左右。挖深范围内的软土层厚度对地墙侧移影响较大;(2)软土地层的厚度不仅影响坑外地表沉降最大值与位置,而且对沉降发展速率及稳定时间均有较大影响,但基本不改变沉降凹槽型的分布形态;(3)基坑开挖过程中基坑围护墙顶与坑内立柱均处于向上隆起状态,隆起量以"碟状"的形态从坑边至坑中不断增大,中间区域的相邻立柱隆起差异量不大,靠近基坑边的相邻立柱隆起差异量大,其差异界限在距离坑边约(1.0～1.5)H_e(H_e为开挖深度)处,软土地层厚度、基坑开挖面积大小对立柱隆沉的量值有较大影响;(4)基础形式与埋深、离基坑的距离对基坑开挖而引起坑外建筑沉降的影响程度尤为明显。     

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。     

基于分离相似概念的地铁异形基坑三维开挖模型试验

以厦门吕厝站地铁基坑开挖工程为工程原型,采用分离相似设计方法确定了模型试验所需要关键参数的相似比,制作了异形基坑试验模型,并设计了合理的监测系统。通过模拟基坑实际的开挖过程,根据取得的监测数据,分析了地表沉降、地连墙变形和受力等变化规律。结果表明:与基坑边缘距离越大,地表沉降影响越小,且墙体边长及开挖深度越大沉降越显著;地表沉降曲线形式与沉降数值大小有关,基坑开挖表现出明显的空间效应和角隅效应,地表沉降主要发生在坑内土体开挖阶段;随开挖的进行,土层卸荷对地表沉降影响逐渐减小,地连墙弯矩大小与开挖深度呈正相关,最大弯矩值出现在基坑最深开挖面附近。     

富水粉土基坑装配式可回收支护开挖响应分析

装配式可回收支护结构为地下空间开发提供了一种经济安全、功能协同、可持续发展的新型绿色支护体系。以郑州市某顶管工作井基坑为背景,基于相似比理论开展了缩尺基坑模型试验,并采用ABAQUS建立能够区分支护系统中刚性构件与柔性构件变形差异的三维流固耦合模型,研究降水开挖过程中支护结构受力和变形特性,分析了降水和开挖对基坑变形发展的影响规律。研究表明：降水开挖过程中,支护结构受力及变形整体均小于设计值,但是钢面板在与支撑连接的位置易出现局部屈服现象;支护结构水平位移增量模式随降水施工和开挖施工的情况不同而差异较大,随着基坑降水开挖的进行,影响支护结构变形的主要因素由基坑降水逐渐向基坑开挖转变;基坑降水对地表沉降的影响较基坑开挖更大,第1级降水期间地表沉降快速增长,沉降增量占比最大达44.6%。     

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。     

既有路基下浅埋隧道开挖引起地层的位移及应力解析解

在既有公路下进行浅埋隧道开挖会引起地层产生位移,导致地表沉降。为了保证施工安全,快速精确地计算地层位移及应力,有效地控制地表沉降,对浅埋隧道的设计与施工均十分重要。在镜像法原理的基础上,引入等效模量当层法,推导出了在有上覆不同材料下浅埋圆形隧道开挖引起地层位移、应力及地表沉降的解析分布规律。计算结果表明,既有路基下开挖隧道引起地层产生的位移和应力解析解能够很好地体现上层高弹性模量路基对沉降及应力的扩散作用,可以求得隧道开挖后洞周地层包括上覆路基及下卧层中任意位置处的位移、应力以及地表沉降,为在双层地基材料中开挖浅埋隧道引起地层位移及地表沉降的计算提供了一种新的解析方法。     

双基坑大直径双环梁支护体系监测与分析

双基坑大直径双环梁支护体系是一种新型的基坑支护结构形式。通过对天津铜锣湾广场基坑工程中的环梁支撑内力和坑周土体水平位移的现场施工监测和数据结果分析,讨论了基坑开挖过程中环梁结构受力的特点以及对周围环境的影响,得到了基坑周边土体水平位移的变化规律,为考虑施工因素的环梁结构设计提供了依据。     

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。     

超深地连墙成槽富水软弱层局部失稳理论研究

地下连续墙成槽施工穿越富水软弱地层容易诱发软弱地层局部失稳,为从理论上分析其局部失稳机制,构建了局部失稳受力模型。模型中考虑了上覆荷载、地层剪切强度和地下水渗流等影响因素,对理论模型进行了极限平衡分析,得到槽壁局部失稳的极限支护压力和最低泥浆液面高度。开展参数敏感性分析,研究地连墙尺寸、地层厚度、强度和渗透特性对富水软弱层稳定性的影响,结果表明极限支护压力主要受槽段长度、软弱层强度和覆土层厚度影响,软弱层中承压水渗流对支护压力影响较小。用理论模型对苏州某超深地连墙工程进行了案例分析,现场监测与研究结果吻合较好,表明理论模型能够较好应用于类似工程中,可以对可能发生的局部失稳进行有效预测。     

基坑支护结构中超长混凝土板支撑的温度应力研究

介绍了混凝土支撑轴力计算理论,并将其应用于某大型基坑板支撑轴力监测布置和轴力换算,根据该基坑板支撑轴力、地连墙水平位移和温度监测数据,研究温度变化对超长钢筋混凝土板支撑轴力和围护结构变形的影响,通过两个工况模拟,验证、预测了板支撑轴力和地连墙水平位移随温度的变化规律,并得出如下结论:(1)板支撑轴力与温度的变化趋势相吻合,温度越高时,温度变化对板支撑轴力的影响越显著,日温差对支撑梁轴力的增幅最大可达30%,表明在支护与开挖工况稳定的情况下,温度作用是长板撑支撑梁轴力变化的主要原因;(2)板支撑处地连墙水平位移变化与温度变化具有较好的相关性,但随着深度的增加,温度变化对地连墙水平位移的影响减弱。     

苏州粉土地层地连墙施工对地层扰动影响研究

采用三维有限差分软件FLAC3D对地下连续墙施工进行模拟,分析苏州地区粉土地层中地连墙施工对土体扰动及周边建筑物影响。利用UBCSAND硬化规律对外部扰动作用下土体强度逐步发挥的力学特性进行表征,模拟开挖过程中浅层土体变形,并对地连墙施工中成槽开挖、钢筋混凝土施工及混凝土硬化进行全过程模拟。计算结果表明,硬化模型较好地反映地连墙施工扰动下浅层土体力学特性;地连墙成槽阶段地层变形随深度的增加而减小,地表以下20 m范围内地层变形显著,而深部土体变形较小;钢筋混凝土浇筑施工对地层变形起到抑制作用;混凝土硬化阶段地层变形趋于稳定。在该基础上采用硬化模型对苏州某基坑地连墙施工进行数值仿真,模拟结果和现场实测吻合较好。     

不对称基坑开挖过程中的沉降变形与数值模拟分析

为控制不对称基坑开挖形变、保障基坑稳定性和安全性,开展不对称基坑开挖过程中的沉降变形与数值模拟研究。以西安某地铁坑中不对称开挖工程为例,选取桩体水平位移、桩顶沉降、地表沉降和周围建筑物沉降4个变形指标,对其施工进行监测和Plaxis 3D有限元模拟。研究发现：随着基坑开挖,桩身水平位移不断增加,其最大值为8.23mm;桩顶沉降呈波动趋势,最大值为0.45mm;地表沉降也不断增加,最大沉降值8.81mm,且靠近基坑侧土体沉降较远离侧高15%左右,承载建筑物一侧土体的水平位移较未承载侧高12%;周围建筑物沉降量随着离基坑距离的减小而增加,最大值为9.4mm。通过对比分析发现4个变形指标的实测和模拟结果虽略有差异,但变化趋势基本一致,且4个指标的变形均处于变形控制范围内,不对称开挖过程基坑十分安全和稳定,说明该工程选择的桩-撑联合支护方式能有效控制不对称开挖过程的基坑变形,且在坑中坑不对称开挖工程中使用数值模拟方式能确定基坑开挖方案的安全性。     

PBA暗挖地铁车站洞内地下连续墙施工力学响应分析

北京某地铁PBA暗挖车站采用边导洞内施工地下连续墙止水，在国内尚属首例。以该工程为依托，采用MIDAS软件模拟了PBA工法施工过程中洞内地下连续墙的力学响应规律，并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明：（1）地下连续墙施工引起的地表沉降量较小，约占地表总沉降量的9%;(2)扣拱施工阶段、站厅和站台层开挖支护阶段地下连续墙水平位移变化较大，在实际工程中需对这三个施工阶段加强监测和施工控制；（3）地下连续墙竖向位移整体以隆起变形为主，沉降变形不明显，沿地连墙纵向各施工阶段中墙顶的沉降量略有波动，整体上趋近均匀分布；（4）车站主体结构施工完成后，地下连续墙墙体所受的拉、压应力均未超过混凝土抗拉、抗压强度允许值，地下连续墙结构处于安全状态。     

桩锚支护结构设计及支护结构变形监测分析

结合北京一个基坑支护工程,从设计角度就桩锚支护结构在基坑支护中的应用及变形控制进行了阐述。根据受力情况,护坡桩主筋配筋采用不均匀布置方式,结合工程、支护结构特点分段配筋;为了满足基坑安全及现场施工用地,砖墙设计时,在砖墙中部增设混凝土腰梁;护坡桩施工中,运用不同的施工工艺,保证了护坡范围内古树的生命安全。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行了监测,对周边建（构）筑物进行了沉降监测,同时对锚杆进行了检测与监测。结果分析表明,基坑水平及垂直变形量均在设计控制范围内,基坑整体稳定,桩锚支护结构对变形起到了有效的控制作用。     

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。     

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     

多期软土地区深基坑支护及位移控制方案探讨

软土作为特殊性岩土,具有含水量高、抗剪强度低的特性.软土地区深基坑支护往往存在坑顶位移、沉降大,整体稳定性差,降水困难等诸多问题,多期软土分布地区由于基坑土体中有多层不同厚度的软土分布,因而使得基坑支护面临更大的挑战.本文以西南地区某典型多期软土深基坑支护设计为例,通过对比分析不同基坑支护方案,主要得出以下结论:多期软...