地铁车站深基坑开挖变形及数值模拟分析*

为研究土岩复合地层地铁车站深基坑变形时空效应特征与规律，以南宁地铁某车站基坑为研究背景，在不同施工工况下对车站基坑进行有限元数值模拟，并结合实测数据进行对比。结果表明:数值计算值与现场实测值差距较小，2种变形规律接近一致，有限元计算结果合理。围护结构水平位移随施工进行逐渐增大，呈现鼓肚形状，水平位移由桩顶移动到桩身，最大位移稳定在桩身0.5~0.75H处；围护结构受力集中在第2道和第3道内支撑位置；基坑地表沉降中，长边方向的沉降比短边方向沉降明显，空间效应显著；在地铁车站深基坑中，基于时空效应机理，考虑施工影响，在施工过程中调整施工工序和参数，对基坑稳定和控制变形具有重要指导意义。     

基于深基坑地下连续墙变形安全性分析

在基坑开挖过程中实时对整个基坑安全状态进行评判,动态地评判基坑的安全状态,对保证基坑安全具有重要的现实意义,其中如何在基坑开挖过程中获得围护墙的实际弯矩,成为评判围护墙内力安全状态的关键,根据深基坑工程中常规监测所得的围护墙体测斜变形曲线,通过多项式拟合的测斜曲线方程求解变形曲率,将计算得到的弯矩与通过钢筋混凝土单筋截面梁弯矩计算极限弯矩进行对比分析,来科学判断基坑的安全状态。同时基坑深层土体开挖会引起较大的围护墙位移和土体沉降,施工中应严格控制深层土体开挖无支撑暴露的时间,及时架设支撑及浇注混凝土底板,减小土体侧向位移及地表沉降,最后阐述了基坑监测数据产生异常的原因。     

软土深基坑的空间变形特性分析及危险性评估*

为准确掌握软土深基坑的变形特性,并合理评价其危险性,基于现场监测成果,进行基坑重要监测项目的空间变形特征分析;通过变形分级和发展趋势判据计算得到相应特征指标,从而开展基坑危险性评估。结果表明:支护结构的空间变形近似呈“驼峰”特征,即基坑两端头的变形值相对较小,而基坑中部的变形值相对较大;周边土体沉降相对较小,随着与基坑距离的增加,地表沉降呈下降趋势,且随基坑持续施工,不同深度处的土体侧位移也随之增加,侧位移最大值均明显大于其他监测项目的变形值;通过变形分级判据得到深层侧位移的危险性等级相对最高,其次是墙顶变形和地表沉降,危险性等级为Ⅲ级;通过发展趋势判据,得到基坑趋势等级相对较低,仅为2级;根据不利原则叠加,确定安元西路站基坑的危险性评估等级为Ⅲ级,属预警状态。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

开展西安地铁深基坑变形规律理论与监测的研究对指导西北地区深基坑信息化施工具有重要价值。本文以西安地铁2号线某车站深基坑工程为背景,完成了车站深基坑施工监测方案设计,对深基坑施工过程进行了FLAC计算模拟,重点研究了桩体变形、钢支撑轴力、基坑周边地表变形规律。结果表明,复杂环境下城市地铁车站站深基坑明挖施工时,现场监测是信息化安全施工的保证,采用钻孔灌注桩和钢支撑的复合围护方案作为车站深基坑的围护结构是合理的,土方分层开挖方式和钢支撑预应力施加是减少空间效应保证安全施工的重要措施。桩身水平位移特别是桩顶水平位移是围护结构变形特性的直接反映,围护桩变形最大的地方为基坑中部到三分之二基坑深度处。基坑围护结构附近的地面隆起量明显小于基坑中部的隆起量,随着开挖深度增大,隆起量逐渐由基坑中部最大转变为两边大中间小的型式。     

基于差异进化支持向量机的坑外土体沉降预测

就用支持向量机(SVM)预测基坑外土体沉降而言,通过差异进化(DE)算法构造适合的决策函数十分重要。在确定坑外土体沉降函数的基本形式下,进行参数反演。后将得到的解析式作为SVM的决策函数,再进行核函数转换,从而使SVM的曲线拟合更加快速,预测更加准确。对大连地铁湾家车站基坑坑外土体的沉降数据的分析及预测的结果表明,使用SVM-DE算法在计算数据量、计算消耗时间和预测精度方面优于2种方法单独使用。     

窄长类匝道基坑开挖变形监测数据统计分析*

为研究窄长类基坑开挖过程中基坑变形性状和基坑开挖对近邻的扰动,以上海市某匝道基坑开挖工程为案例,采用统计方法对该基坑围护结构、邻近地表、周边建筑变形监测数据进行分析。结果表明:相较于民建宽大类基坑,窄长类基坑开挖对于围护结构侧向位移、墙后地表沉降、邻近既有建筑倾斜大小的影响更小,而在围护结构最大侧向位移出现的位置上,二者差别不大;对于窄长类基坑,由于其窄边尺寸效应,窄边处所对应的围护结构变形以及地表沉降,相较于长边均呈现出较为明显的减小;在工程实例中,由于基坑宽度更窄,因此其空间效应更为明显。     

黄土深基坑降水诱发的地基附加应力和沉降简化计算*

为预测黄土地区深基坑降水导致的地层不均匀沉降,确保坑周建筑物安全,基于弦线模量法、弹性半无限体理论和剪切位移法,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区,综合考虑绕渗区内渗流力在水平方向的分量和桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,推导降水引起地基附加应力和地面沉降的理论计算公式,将理论计算值与工程实际监测数据对比分析。研究结果表明:改进后的计算方法能反应出浸润曲线以下土层所受附加应力的衰减效应;地面沉降受侧摩阻力的约束作用主要局限于1倍的最大水位沉降范围内;弦线模量计算得到的沉降值精度高于规范算法,能够较好地预测黄土地区降水期间坑周地面沉降量。研究结果可为计算类似黄土深基坑潜水层降水诱发地面沉降提供参考。     

基于修正莫尔库伦的基坑开挖对隧道安全影响研究*

为分析基坑开挖对临近地铁隧道的影响,以某基坑工程为研究背景,结合修正-莫尔库伦本构关系,采用Midas GTS NX构建三维地层结构模型,通过仿真分析基坑开挖前后隧道水平、竖向位移的变化规律及特征点。结果表明:基坑开挖会导致地铁隧道结构产生水平收缩的趋势,隧道最大沉降和隆起点从远离基坑的外侧隧道向靠近基坑的内侧隧道转移;同时,还明确变形的最大位置,得到隧道最大隆起和沉降截面处的变形规律,构建“O”型和“S”型竖向变形模型,研究结果可为基坑开挖条件下的地铁隧道安全分析提供参考,对地铁隧道的保护具有一定意义。     

并行基坑施工对邻近桥梁影响及保护措施

以高铁清河火车站配套人行通道和公交通道并行基坑侧穿G7高速清河桥为例,研究并行基坑开挖对邻近桥梁的影响及保护措施。首先,考虑并行基坑开挖的空间效应,建立有限元数值模型,分析基坑开挖对邻近桥梁桩基础的叠加影响。计算结果表明：由于并行基坑开挖对桥梁桩基础扰动的叠加效应,导致桥梁墩柱的绝对沉降、差异沉降和倾斜等指标均超过控制值;结合数值模拟结果和类似工程经验,提出对邻近桥梁采用钻孔灌注桩作为隔离桩的保护措施,根据并行基坑施工对邻近桥梁不同部位的影响差异,给出隔离桩的平面布置。邻近桥梁墩柱变形实测表明隔离桩能有效约束基坑开挖的叠加效应,保证G7高速清河桥的安全运行。     

砂卵石地层桩锚支护结构稳定性实例研究

在城市中进行深基坑开挖,其稳定性至关重要。为研究砂卵石地层深基坑开挖过程中桩锚支护结构的稳定性问题,采用FLAC3D对其进行了三维模型计算分析,分析了不同开挖阶段桩锚支护体系的变形特性,以及基坑土体位移的变化情况,并与实测结果进行比较,研究了土体压力、桩体内力、锚索拉力与桩体水平位移的关系。结果表明：砂卵石地层在一定深度处存在＂自立拱＂效应,同时,可以对锚索进行有效的锚固,从而对桩体内力、变形起到有效的控制作用,保证基坑的稳定性。数值分析与实测结果相吻合,说明数值计算模型合理,结果可靠。     

基坑开挖与邻近高层建筑施工耦合模拟研究

以一邻近在建观光楼的基坑工程为背景,采用有限元软件MIDAS GTS-NX对其进行基坑开挖及邻近观光楼全过程数值模拟分析,结合模拟计算分析了邻近在建高层建筑的基坑开挖的耦合作用。模拟结果表明:在邻近在建建筑物的基坑开挖情况下,两者间的耦合作用明显;在邻近在建高层建筑物影响下,基坑支护结构水平位移差为10.1 mm;土体应力受邻近建筑动态影响在前期变化明显,到后期影响趋于稳定;在临近高层建筑施工处,地连墙角点和非角点处应力差异明显,地连墙角点应力受到邻近建筑施工影响较小,但非角点位置受到影响较为明显,在设计中应充分考虑该因素。     

地铁车站深基坑建设对邻近建筑物安全的影响评估

为确保地铁车站深基坑施工期间邻近建筑物的安全性和正常使用的要求,根据既有建筑物基础类型、结构形式、建造时期和使用情况,确定既有建筑物基础的剩余变位能力,基于地铁车站的设计文件及施工方案,采用数值计算方法评判既有建筑物基础在车站深基坑施工期间的变形是否超过剩余变位值,可通过不断调整设计方案及施工方案直至满足其安全性为止,以保证建筑物在地铁车站施工期间建筑物的正常使用。工程实践表明,车站主体结构施工结束后地表沉降及邻近地面建筑物的变形值均在规定范围以内,有效降低了施工期间邻近建筑物面临的倾斜、沉降过大等风险。研究成果能为地铁车站深基坑建设前对邻近建筑物结构安全评估具有重要的指导意义和实用价值,为风险工程在设计及施工阶段进行安全性评估与评价提供有力指导。     

上软下硬地层深基坑结构变形监测及分析*

为探究在上软下硬地层中进行深基坑开挖时围护结构水平位移与内支撑轴力的变化规律,以广州地区某上软下硬地层盾构井深基坑开挖项目为依托,基于现场监测数据进行分析并运用MIDAS/GTS软件开展深基坑开挖全过程的有限元模拟。将围护结构水平位移模拟值与监测值进行对比,验证模型的准确性;改变围护结构嵌固深度、主体结构厚度等工况,研究上述因素对结构水平位移变化产生的影响。研究结果表明:实测围护结构最大水平位移值11.78 mm,位于长边0.7倍基坑深度附近,坑角处位移值最小;改变结构嵌固深度对坑深15 m以下围护结构位移值影响较大,本工程最佳嵌固深度为1.5~3 m;围护结构水平位移会随着结构主体厚度的增加而减小,但最大位移间差值逐渐减小,结构主体厚度设计值宜为0.8~1 m。     

共同管沟深基坑现场变形监测与数值模拟分析

为了分析共同管沟深基坑边坡的变形规律及其对邻近建筑物的影响作用,以三星深基坑工程为例,采用数值模拟分析并进行现场变形监测验证。结果表明:降水措施对深基坑开挖引起的水平位移作用不大,而对竖向位移作用较大;随着深基坑开挖深度的不断加大,边坡土体的水平位移和竖向位移总体呈现增大的趋势,最大水平位移值表现为从坡脚向坡脚上方移动;原地下水位线以上所开挖边坡的最大竖向位移都发生在坡脚处,采用降水措施后,原地下水位线以下所开挖边坡的最大竖向位移出现在原地下水位附近。现场变形监测与数值模拟计算结果吻合度较高,说明土体参数的选取合理。研究成果可提升城市共同管沟深基坑建设安全设计及施工水平、降低工程风险损失。     

既有大型公共设施改造下紧邻深基坑开挖变形分析*

为探索深基坑开挖与紧邻大型公共设施改造的相互影响，确保施工安全，基于上海体育馆改造及新建地下体育综合体工程，采用有限元软件Plaxis对紧邻深基坑工程大型公共设施“卸载-加载”改造过程进行模拟，详细分析上海体育馆“卸载-加载”改造与紧邻综合体深基坑开挖同时进行对基坑本体及上海体育馆的安全影响，并在此基础上探讨紧邻深基坑工程大型公共设施改造最优工序。结果表明:在基坑开挖至第2道支撑时进行加载改造为最不利工况，且围护结构侧向位移将超过规范允许值，在施工中应严格避免；最优工序为完成第1道支撑后进行卸载改造，完成第2道支撑后进行加载改造。     

基于粗集理论算法-脊波神经网络的深基坑变形预测与应用

基坑开挖变形具有非线性特性,在脊波神经网络的基础上,采用粗集理论算法优化初始权值和阈值,建立了基于粗集理论算法-脊波神经网络的深基坑变形预测模型,应用该模型对西南地区某市火车站综合交通换乘中心南广场的基坑开挖过程进行了变形预测。结果表明:粗集理论算法能够对脊波神经网络进行优化,提高了脊波神经网络基坑变形预测结果的收敛速度和泛化能力;脊波神经网络能逼近基坑变形的非线性部分,避免了模型误差影响基坑开挖变形预测精度,提高了系统整体抗干扰性能。模型的预测值与实测值之间的误差在5%以内,满足实际工程的要求。     

双排桩支护结构的应用研究

深基坑双排桩支护是近几年发展起来的一种新型的支护结构,与其它支护结构体系相比较,双排桩支护形式具有良好的侧向刚度,可有效限制支护结构的侧向变形,在工程中已得到广泛的应用。本文分析了双排桩支护结构内力及变形的影响因素,阐述了在深基坑支护中所体现的优良性能,提出了控制基坑变形的方法。并且针对双排桩支护结构在某高铁线基坑工程中的实际应用,说明双排桩的支护设计方法和施工方便、不用设置横向支点、挡土结构受力条件好、保持基坑稳定、施工安全的优点,并取得了良好的经济效应。     

地铁深基坑变形规律及影响因素数值模拟研究

依托黄土地区某城市地铁车站深基坑工程为背景,建立有限元模型,对深基坑施工过程进行有限元分析,对不同工序下深基坑围护结构的变形规律进行研究;以土层粘聚力、钢支撑位置及桩入土深度为影响因素,分别进行模拟分析.研究表明:有限元模拟方法能有效反映基坑维护结构位移变形规律,黄土粘聚力、钢支撑施作位置及围护桩入土深度的变化对基坑围护结构及周围地表位移有一定影响,设计中的钢支撑位置是最优的设置位置.