基坑開挖對基坑下方及基坑側(cè)方變形影響分析

在深圳市桂廟路快速化改造工程施工過程中,前海段下沉式隧道需要采取明挖基坑的方式長距離平行上跨既有的地鐵11號線隧道,而基坑開挖會使下臥隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形和附加受力,從而影響隧道的運行安全。借助數(shù)值分析軟件,對基坑施工過程進行動態(tài)模擬,對比分析了不同旋噴樁地基加固情況下基坑開挖對下臥隧道的受力和變形影響。在此基礎上,提出了合理的地基加固寬度和深度,把地鐵隧道變形控制在規(guī)定范圍內(nèi)。最后,通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,驗證了所提地基加固方案能有效控制下臥隧道的變形,并為以后類似工程的設計與施工提供了借鑒和參考。

以上海軌道交通13號線漢中路站為例（基坑開挖深度32.88m）為例，探討超深基坑開挖對圍護結(jié)構(gòu)的變形影響分析。結(jié)果表明，所設計的基坑支護結(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周圍環(huán)境，圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移符合設計和規(guī)范的要求，為以后的超深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)形式的選擇提供理論依據(jù)。

通過建立三維有限元數(shù)值模型,分析了雙基坑開挖不同施工階段對已有隧道變形的影響.結(jié)果表明:雙基坑與鄰近隧道平行布置時,隧道會發(fā)生較大變形,其水平最大位移比垂直布置時的大10％,且后開挖基坑造成的隧道位移較先開挖基坑變形大7％左右;雙基坑與隧道垂直布置時,遠隧道基坑開挖對隧道影響極小,隧道變形主要由近隧道基坑開挖決定.針對上述水平布置和垂直布置工況均發(fā)現(xiàn),隧道一側(cè)雙基坑開挖施工對隧道的水平位移影響較大,豎向位移約為水平位移的1/10.隧道本身在豎直方向變形為上下向中心擠壓,隧道在水平方向上有指向基坑的側(cè)移,同時隧道本身的變形為中心向兩側(cè)拉伸,且在開挖基坑中心位置對應處隧道的位移與變形最為明顯.

針對上海某項目工程,運用midasgts有限元軟件,分析了基坑開挖對側(cè)向及底部近接隧道的位移影響規(guī)律。結(jié)果顯示,基坑開挖主要造成側(cè)向隧道發(fā)生水平位移,對豎向位移影響不大,且水平位移隨著隧道與基坑間距的增大而減小,減小幅度逐漸變小。對底部隧道主要會引起豎向位移,水平位移可以忽略不計,豎向位移隨著隧道與基坑間距的增大而減小,減小幅度呈增大趨勢。此外,對基坑周圍多管線存在情況進行了安全分區(qū),通過分區(qū)對隧道管線進行安全評估,并提出相應的應對措施。

以天津地鐵鄰近的某廣場深基坑工程為背景,基坑東西兩側(cè)的圍護結(jié)構(gòu)采用鄰近建筑物的地下室連續(xù)墻,基坑下部有地鐵隧道穿越.基坑開挖對鄰近既有建筑物和地鐵隧道產(chǎn)生變形影響,采用有限元軟件midas/gts進行數(shù)值模擬.計算結(jié)果表明,采用既有建筑地下室側(cè)墻作為基坑圍護結(jié)構(gòu),基坑開挖對該建筑沉降量和傾斜影響較小;開挖對隧道側(cè)向位移影響較大,而對隧道軸向位移影響可以不計,隧道總位移量不影響正常使用.合理利用周圍既有建筑物,地下室永久結(jié)構(gòu)作為基坑臨時支護結(jié)構(gòu),能夠節(jié)約資源和降低成本.

城市化的快速發(fā)展促使城市建設中的地鐵隧道和基坑工程規(guī)模的不斷加大,針對城市建筑密集區(qū)域存在的基坑開挖對下方地鐵隧道產(chǎn)生的環(huán)境巖土問題,結(jié)合廣州地鐵珠江新城站區(qū)段,參照既有的計算分析的結(jié)果,歸納了防止基坑開挖時下方盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)變形過大的措施,可供類似工程參考。

58汪大龍：深基坑開挖對周邊環(huán)境變形影響監(jiān)測實例2009年第3期（總第89期） 深基坑開挖對周邊環(huán)境變形影響監(jiān)測實例 汪大龍 上海巖土工程勘察設計研究院有限公司 【提要】工程建設過程中對施工引起的變形要求越來越嚴格。本文以實際工程為研究背景，對基坑施 工時周邊環(huán)境的變形規(guī)律進行了詳細分析。以期對今后從事類似工程建設提供參考和積累經(jīng)驗。 【關鍵詞】深基坑周邊環(huán)境變形開挖 1前言 隨著城市發(fā)展，在有限的城市空間內(nèi)進行工程建設活動越來越頻繁。工程建設的任何過 程都將對周圍環(huán)境造成變形影響，客觀存在的環(huán)境條件給工程建設帶來了極大的難度，同時 對工程建設提出了更高的技術(shù)要求。通過大量工程實踐，人們對工程活動中周圍地下管線保 護、臨近建筑物保護、一般地下設施保護等積累了大量的成功經(jīng)驗。工程建設過程中對施

基坑開挖對鄰近地鐵變形的影響分析

城市深基坑周邊環(huán)境日益復雜,深基坑開挖受到更為嚴格的環(huán)境限制,必須使深基坑開挖引起周邊建構(gòu)筑物的變形控制在規(guī)范要求及周邊建(構(gòu))筑物允許范圍內(nèi).基坑的設計不僅是對圍護強度進行控制,還要求與周邊環(huán)境相結(jié)合對變形進行控制.針對復雜的周邊環(huán)境,應采取合適的圍護形式控制對基坑周邊老建筑的影響.

近距離基坑開挖對下方既有隧道的影響研究——隨著城市交通網(wǎng)絡的日漸完善，地下隧道交叉建設的情況越來越多。在保證既有隧道結(jié)構(gòu)安全的前提下，建設新的隧道已成為關注的重要問題之一。文章分析了基坑卸載坑底土體的回彈變形規(guī)律，以及隧道襯砌結(jié)構(gòu)在近距離卸載...

以榮超后海大廈基坑工程為背景,分析了該基坑開挖對下方運營隧道的影響,并從土體加固、開挖方法、施工監(jiān)測等方面,提出了控制隧道變形的措施,保證了地鐵隧道的安全運營.

基坑周圍環(huán)境的保護要求日趨嚴格,基坑工程近鄰地鐵車站和隧道的情況亦日益常見。為此,優(yōu)化基坑開挖方案以控制車站和隧道的變形則至關重要。以天津市某與地鐵車站貼建的深基坑工程為背景,采用考慮土體小應變硬化特性的有限元方法,結(jié)合3種不同開挖順序的施工方案,分析兩側(cè)基坑開挖對既有車站和隧道變形的影響。計算結(jié)果表明,在控制車站和隧道變形方面,對稱開挖的施工方案最優(yōu),合理制定兩側(cè)基坑開挖的順序能有效控制車站和隧道的水平位移,但對隧道沉降的控制效果不明顯;非對稱開挖時,先施工小基坑優(yōu)于先施工大基坑。

為了更合理和快捷地評估基坑施工對鄰近已建地鐵隧道的影響,將隧道視為彈性的地下連續(xù)梁來分析隧道本身的受力和變形,推導了隧道與周圍土體相互作用的有限元耦合平衡方程,并引入彈性半空間層狀模型來分析基坑卸載對土體和隧道變形性能的影響,建立了層狀地基中基坑開挖對鄰近隧道影響的耦合分析方法;然后,將提出方法與兩階段方法進行了算例對比,并結(jié)合離心機試驗結(jié)果和工程實測數(shù)據(jù)進行了驗證。研究發(fā)現(xiàn),與兩階段方法相比,耦合方法在能反映出非均質(zhì)層狀地基土體的應力和應變集中（或擴散）現(xiàn)象,不僅具有更好的計算精度,而且減少了計算參數(shù)的數(shù)量;提出方法的理論計算值與離心試驗結(jié)果基本一致,與工程實測變形數(shù)據(jù)基本吻合,驗證了方法的有效性;通過工程實際應用得出的一些有益結(jié)論,可為合理制定城市基坑施工對鄰近隧道影響的保護措施提供一定的理論依據(jù)。

為了更合理和快捷地評估基坑施工對鄰近已建地鐵隧道的影響,將隧道視為彈性的地下連續(xù)梁來分析隧道本身的受力和變形,推導了隧道與周圍土體相互作用的有限元耦合平衡方程,并引入彈性半空間層狀模型來分析基坑卸載對土體和隧道變形性能的影響,建立了層狀地基中基坑開挖對鄰近隧道影響的耦合分析方法;然后,將提出方法與兩階段方法進行了算例對比,并結(jié)合離心機試驗結(jié)果和工程實測數(shù)據(jù)進行了驗證。研究發(fā)現(xiàn),與兩階段方法相比,耦合方法在能反映出非均質(zhì)層狀地基土體的應力和應變集中(或擴散)現(xiàn)象,不僅具有更好的計算精度,而且減少了計算參數(shù)的數(shù)量;提出方法的理論計算值與離心試驗結(jié)果基本一致,與工程實測變形數(shù)據(jù)基本吻合,驗證了方法的有效性;通過工程實際應用得出的一些有益結(jié)論,可為合理制定城市基坑施工對鄰近隧道影響的保護措施提供一定的理論依據(jù)。

深基坑開挖可能引起圍護結(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)關系,基坑開挖采用分步開挖方式,使用有限元分析軟件abaqus進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:基坑開挖導致地下連續(xù)墻水平位移增大51%,基坑開挖工程中應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。

為提升地鐵盾構(gòu)隧道的防災減災能力,以北京某典型地鐵隧道及其鄰域基坑工程為例,應用數(shù)值模擬的方法,對建筑物施工全過程中,下方地鐵隧道的變形動態(tài)響應進行研究。結(jié)果表明:建筑基坑位于地鐵隧道上方施工時,應對地鐵隧道的豎向位移加密監(jiān)測,在基坑施工變形影響區(qū)范圍內(nèi),隨著基坑與盾構(gòu)隧道水平距離的增加,豎向位移逐步減小而水平位移逐步增加,應對盾構(gòu)隧道圍巖的深層水平位移進行加密監(jiān)測；建筑基坑施工全過程中,下方地鐵盾構(gòu)隧道豎向位移及水平位移的峰值均出現(xiàn)在基坑土方開挖卸荷完成階段,此時,應快速封閉建筑物結(jié)構(gòu)底板,避免造成更大的影響；建筑基坑位于地鐵隧道上方施工時,地鐵隧道的豎向位移及水平位移均呈對稱分布,在建筑基坑施工影響區(qū)范圍內(nèi),隨著基坑與地鐵隧道水平距離的增加,盾構(gòu)隧道逐步發(fā)生朝向基坑方向的扭轉(zhuǎn)。

為明確基坑開挖過程中鄰近隧道的力學響應特征,利用有限元數(shù)值模擬軟件,對隧道管片的變形和內(nèi)力進行分析,通過控制開挖過程中水頭和水壓力的變化,分析基坑開挖過程中地下水滲流對鄰近隧道的影響。結(jié)果表明:基坑開挖會導致鄰近隧道的變形和內(nèi)力變化,考慮地下水滲流作用時隧道的變形和內(nèi)力會顯著增加,并且隨著基坑開挖深度的增加,隧道管片的變形和內(nèi)力也隨之增大。

結(jié)合某臨近在建地鐵的深基坑項目,分析周邊環(huán)境,確定臨地鐵車站側(cè)采用放坡、懸臂樁作為基坑支護體系,其余側(cè)采用放坡、樁撐、樁錨的支護形式。通過大型有限元分析軟件邁達斯gts/nx對在建地鐵在基坑開挖的最不利位置進行分析,可知基坑施工開挖對在建地鐵的影響變形都在可控制范圍內(nèi),設計方案是安全可靠的,對其他類似工程具有參考意義。

基坑工程會對周邊環(huán)境造成影響。論文以臨近武漢地鐵二號線某停車場出入線隧道兩側(cè)的基坑工程為例,介紹了基坑開挖過程中臨近基坑部分隧道出現(xiàn)的側(cè)移、沉降及其原因,為類似工程優(yōu)化設計和施工提供了有益的參考和借鑒。

基坑開挖卸荷影響深度分析——目前在基坑設計與計算中，大多只是憑借經(jīng)驗來選取卸荷影響深度．該文通過大量的卸荷應力路徑試驗，模擬了基坑開挖時坑底被動區(qū)土體的受力過程，分析了豎向卸荷條件下土體豎向變形及側(cè)應力的變化．通過對坑底被動區(qū)土體回彈應變和側(cè)...

以上跨武漢軌道交通3號線盾構(gòu)區(qū)間隧道的基坑工程為背景,運用midas/gts軟件建立三維數(shù)值分析模型,對基坑施工全過程進行動態(tài)模擬,分析基坑施工對區(qū)間隧道的影響及其控制措施。計算結(jié)果表明,基坑開挖不可避免地帶動坑底土體發(fā)生變動,引起土體中隧道上浮;考慮城市軌道交通既有線隧道變形控制指標較施工隧道更為嚴苛,因此建議基坑開挖須在盾構(gòu)區(qū)間隧道鋪軌之前完成。

基坑坑內(nèi)加固對基坑變形影響分析——從加固體的受力分析入手，對其作用機理及其影響因素進行了分析和探討，并通過工程實例進行了驗證，可見在基坑支護設計中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用合適的坑內(nèi)加固形式有著重要的意義。