地鐵深基坑開挖與支承軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測分析

基坑在開挖過程中，由于受到周邊環(huán)境條件及工程地質(zhì)條件的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律差別很大。本文以合肥地鐵一號(hào)線6#風(fēng)井深基坑為研究對象，依據(jù)排樁結(jié)構(gòu)變形的實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的方法相結(jié)合，詳細(xì)分析了在偏壓荷載的作用下，基坑施工的各階段圍護(hù)樁體的變形規(guī)律，并分析了路基偏壓對于基坑開挖的影響。研究結(jié)果表明：隨著基坑開挖與支撐的架設(shè)，圍護(hù)樁變形曲線呈現(xiàn)”弓形”變化，樁體的變形規(guī)律與支撐的架設(shè)位置、支撐的架設(shè)時(shí)間密切相關(guān)，圍護(hù)樁體最大水平位移發(fā)生在基坑開挖深度的2／4～3／4的位置。通過對該基坑的分析，可以為相關(guān)工程提供參考。

深基坑開挖可能引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍土體的變形。以上海長江西路越江隧道新建工程為例,根據(jù)實(shí)際土層分布建立基坑體系的幾何模型,使用mohr-coulomb模型表征土的本構(gòu)關(guān)系,基坑開挖采用分步開挖方式,使用有限元分析軟件abaqus進(jìn)行基坑開挖過程的數(shù)值模擬,分析基坑施工過程中地下連續(xù)墻水平位移與周圍地表沉降的變化特征,對比研究了現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果。結(jié)果表明:基坑開挖導(dǎo)致地下連續(xù)墻水平位移增大51%,基坑開挖工程中應(yīng)注意不同位置基坑施工對環(huán)境的影響;基坑開挖對周圍地表最大影響位置是距基坑邊0.5倍開挖深度處。

為了確保地鐵車站深大基坑圍護(hù)的結(jié)構(gòu)安全,需做好沉降及變形的監(jiān)控量測,數(shù)據(jù)分析與反饋,以便指導(dǎo)現(xiàn)場施工,及時(shí)發(fā)現(xiàn)及排除安全隱患,確保地鐵車站建設(shè)的施工安全.本文結(jié)合某地鐵車站,闡述了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測方案,及對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線回歸分析的方法,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析及評(píng)估基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.希望能夠給類似其它地鐵車站深基坑的安全施工提供借鑒及指導(dǎo)作用.

在處于具有流變性土層的深基坑工程施工過程中,時(shí)有發(fā)生超挖未能及時(shí)設(shè)置支撐的現(xiàn)象,由于土的蠕變特性,導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形急劇增大。通過彈粘塑性本構(gòu)模型的二次開發(fā),對軟土地區(qū)深基坑施工過程中的正常開挖及時(shí)支撐和超挖兩種情況進(jìn)行數(shù)值模擬,分析深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形隨時(shí)間的變化規(guī)律及深基坑的安全性狀,以達(dá)到有效控制基坑變形和保護(hù)周圍環(huán)境的目的。

以合肥地鐵一號(hào)線玉蘭大道站基坑工程為研究對象,利用midas/gts軟件建立連續(xù)的二維有限元模型,對基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行模擬.通過改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入深度及剛度,討論不同參數(shù)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響.結(jié)果表明:當(dāng)不滿足穩(wěn)定性要求時(shí),深層水平位移隨著樁體嵌入深度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度的增加而顯著減小;當(dāng)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定時(shí),增大樁體嵌入深度以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度并不能有效減少深層水平位移.

隨著深基坑工程規(guī)模的不斷增大,出現(xiàn)深基坑群的現(xiàn)象越來越普遍,論文結(jié)合上海某大型深基坑群工程,分析探討了圍護(hù)墻二次挖土卸載工況下的結(jié)構(gòu)變形形狀,并利用軟件建立三維模型模擬基坑分區(qū)開挖分隔墻的實(shí)際變形情況,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測情況,為深基坑工程設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo).

以某地鐵車站深基坑工程為例,采用等效剛度法將圍護(hù)樁等效為地下連續(xù)墻建立有限元模型對基坑開挖過程進(jìn)行了三維數(shù)值分析,得到了深基坑施工過程中維護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力變化規(guī)律。將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值進(jìn)行了比較,二者基本吻合。研究表明,有限元軟件用于基坑開挖與支護(hù)的數(shù)值模擬是可行的,能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)與施工提供正確參考。

本文主要分析了寧波市軌道交通3號(hào)線一期土建工程深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、變形監(jiān)測以及變形控制.對于基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在的變形問題,可通過加固坑內(nèi)土體、優(yōu)化基坑開挖來加以控制.

以某城市大型地鐵車站基坑為研究背景,對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其變形監(jiān)測方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,重點(diǎn)分析了基坑施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形隨基坑開挖深度和時(shí)間的變化規(guī)律。建立了彈塑性有限元模型,并對地鐵車站深基坑開挖進(jìn)行施工仿真模擬計(jì)算,將獲得的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了對比分析,再引用多種圍護(hù)形式對基坑變形進(jìn)行敏感性因素分析。結(jié)果表明:鋼支撐+圍護(hù)樁的圍護(hù)形式對基坑土體的側(cè)向變形有較好的限制作用,有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果比較一致,有限元計(jì)算的結(jié)果是可信的,改變鋼支撐的施作位置對限制基坑的側(cè)向變形有重要作用。隨著圍護(hù)樁入土深度的增大,土體向基坑內(nèi)側(cè)變形的趨勢有所減緩。

以上海軌道交通13號(hào)線漢中路站為例（基坑開挖深度32.88m）為例，探討超深基坑開挖對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形影響分析。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及采用的施工方法可以有效控制基坑的變形和保護(hù)周圍環(huán)境，圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，為以后的超深基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選擇提供理論依據(jù)。

以某黃土地區(qū)地鐵車站深基坑工程為研究背景,介紹了該工程周邊環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式及擬建場區(qū)的地質(zhì)條件;根據(jù)工程特點(diǎn)分為4個(gè)典型工況,并根據(jù)各個(gè)工況結(jié)束時(shí)測得的基坑圍護(hù)樁水平位移結(jié)果,分析了該基坑在開挖過程中圍護(hù)樁的變形規(guī)律;通過建立三維模型對基坑開挖過程中圍護(hù)樁變形進(jìn)行了數(shù)值模擬,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比分析,最終得到基坑整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律及土方開挖的影響范圍。

以某深基坑工程為研究對象,采用有限差分軟件flac3d對該深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程進(jìn)行數(shù)值模擬,并將計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比分析。采用建立的計(jì)算模型,按單因素分析方法對深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的影響因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明,增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度可以有效減小其側(cè)移值,但圍護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度滿足基坑變形穩(wěn)定性要求后,繼續(xù)增加入土深度對控制其側(cè)移的效果并不明顯;隨著土體的彈性模量和內(nèi)摩擦角的增大,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)移明顯減小。

在土體蠕變作用下,冠梁的水平位移量會(huì)有所增加。由于大氣降水導(dǎo)致基坑內(nèi)外地下水位差變大,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力和基底揚(yáng)壓力發(fā)生變化。另外,支撐軸力受混凝土凝固收縮、溫差以及鋼筋、混凝土之間的差異徐變影響,因此,計(jì)算支撐軸力時(shí)需進(jìn)行修正。針對以上問題,論文以某商住樓基坑變形監(jiān)測項(xiàng)目為例,研究了基坑開挖過程中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的改變。

本文根據(jù)地鐵車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,確定了土方開挖的合理施工工況順序。基于基坑土方開挖過程的監(jiān)測結(jié)果,闡述了圍護(hù)樁樁身位移、樁外土體沉降和樁身彎矩等變化規(guī)律,分析了監(jiān)測數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生的原因,為相似工程提供施工參考。

研究目的:以北京地鐵奧運(yùn)支線森林公園地鐵車站北區(qū)深基坑工程為依托,采用現(xiàn)場監(jiān)測的方法研究深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律,目的是為類似工程的信息化施工和圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供幫助。研究結(jié)論:圍護(hù)樁的最大水平位移與開挖深度和時(shí)間密切相關(guān),在基坑開挖到一定深度而未架設(shè)鋼支撐時(shí),樁頂水平位移最大,隨著基坑的開挖和鋼支撐的架設(shè),最大水平位移發(fā)生的位置也隨之下移。鋼筋軸力隨著鋼支撐的施加而減少,鋼支撐可以有效控制圍護(hù)樁水平位移和樁內(nèi)鋼筋內(nèi)力的增大,氣溫對鋼支撐的軸力變化有一定的影響。

以西安地鐵2號(hào)線北大街地鐵車站北區(qū)深基坑工程為依托,完成了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場監(jiān)測方案設(shè)計(jì)。重點(diǎn)分析了樁身水平變形規(guī)律、錨索受力特點(diǎn)、鋼支撐軸力分布規(guī)律。結(jié)果表明,樁身水平位移,特別是樁頂水平位移,能直接反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形特性,是圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全狀況的重要指標(biāo)。鋼支撐對深基坑變形有明顯的限制作用。

基于天津站交通樞紐基坑工程2標(biāo)段施工監(jiān)測資料,對超深逆作基坑開挖過程中地下連續(xù)墻及墻后土體水平變形、豎向位移等進(jìn)行了分析。由分析結(jié)果可知,逆作基坑地連墻水平變形隨深度變化近似呈弓形分布,在坑口處有向坑外的變形;水平變形最大值出現(xiàn)在基坑開挖面以上約1/3深度處,與順作法發(fā)生在基底開挖面附近有顯著不同。墻后土體的水平變形與墻體變形趨勢大致相同,但變形值要小。在豎直方向上,隨開挖深度的增加,地連墻不斷隆起,層板澆筑后隆起值變小,最終變形趨于穩(wěn)定。通過對逆作基坑開挖的監(jiān)測分析,得出了有別于順作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的規(guī)律,體現(xiàn)了逆作法變形小、整體性強(qiáng)的特點(diǎn)。

地鐵深基坑開挖施工方案的可靠性和施工質(zhì)量不僅直接影響土方開挖、車站主體結(jié)構(gòu)施工階段的人員、財(cái)產(chǎn)安全，還

基坑開挖過程中很多不確定因素會(huì)導(dǎo)致過大變形,因而圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。以某基坑工程為例,原擬設(shè)3道水平鋼筋混凝土支撐,因受工期限制,最終減為2道。根據(jù)現(xiàn)場反饋信息及時(shí)調(diào)整施工技術(shù)措施,并綜合采取多種約束圍護(hù)樁水平位移的措施。結(jié)果表明,這些措施可有效控制圍護(hù)樁的水平位移及保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性,效果顯著。

本文據(jù)菜市地鐵車站深基坑周邊地質(zhì)的復(fù)雜情況,提出了有助于降低結(jié)構(gòu)失穩(wěn)可能的基坑開挖方法,確定了利用多結(jié)構(gòu)形式聯(lián)合圍護(hù)施工方法.實(shí)際工程中,地鐵車站基坑開挖的順序及相應(yīng)的聯(lián)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的利用表明此圍護(hù)結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)可以確?；臃€(wěn)定,并能保證周圍建筑的結(jié)構(gòu)安全.通過工程的成功實(shí)施,不僅保證自身施工安全且為同類工程的施工提供借鑒.

文章通過有限差分軟件flac3d對合肥市高鐵南站地鐵車站6#風(fēng)井基坑開挖進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明,圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移發(fā)生在基坑中部位置,呈兩端小、中間大的\"中凸形\"分布;數(shù)值模擬結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果基本一致,且變化規(guī)律相吻合;通過改變數(shù)值模型的施工設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)值,發(fā)現(xiàn)增加鋼支撐剛度、圍護(hù)樁剛度或減小鋼支撐水平間距均會(huì)顯著降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移。研究結(jié)果可為合肥地鐵基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)提供依據(jù),也可供類似工程參考。

深大基坑施工過程中,支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形監(jiān)測研究是保證基坑穩(wěn)定以及施工安全的重要手段之一。以深圳地鐵11號(hào)線前海灣站基坑為研究對象,對基坑開挖施工過程中支撐軸力和圍護(hù)樁樁體水平位移進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析表明,基坑在開挖過程中,鋼筋混凝土支撐軸力最大,第一道鋼支撐施作,會(huì)顯著減小混凝土支撐的軸力。基坑?xùn)|西兩側(cè)圍護(hù)樁樁身長度和土層分布的差異,導(dǎo)致了基坑兩側(cè)樁體位移變化趨勢差別較大。