隔水帷幕对深基坑降水开挖变形控制的影响

依托杭州沿江大道地下综合管廊深基坑工程,土体采用HSS模型进行有限元数值模拟,分析基坑降水开挖下基坑及邻近管线的变形,模拟结果与监测结果吻合较好,验证了有限元计算模型和参数选取的合理性。基于模拟提出隔断式基坑降水优化方案,并研究稳态渗流下隔水帷幕插入深度不同时基坑及邻近管线的变形响应。结果表明：随着悬挂式隔水帷幕深度加深,坑内外水头差线性增大,围护结构侧移峰值线性增大,管线竖向位移、坑外地表沉降线性减小;相较于悬挂式隔水帷幕,隔断式隔水帷幕对控制基坑降水引起的坑外地表沉降及邻近管线变形均有着显著优势,但对于围护结构变形控制则不利。     

圆形深基坑中冻土帷幕变形规律试验研究

为了将人工冻结技术应用于大型深基坑支护工程中，利用自行设计加工的大型深基坑冻结模拟试验台，进行了大直径圆形冻土帷幕受力与变形的物理模拟试验，获得了深基坑开挖过程中圆形冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度、开挖半径、冻土平均温度等影响因素的变化规律．结果表明：冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度和开挖半径的增大而增大，随冻土的平均温度降低而减小；冻土帷幕最大水平位移位置均出现在开挖面以下，一般出现在帷幕全深的0．7～0．8倍深度范围内；冻土帷幕水平变形的主要影响因素是基坑半径和开挖深度．     

基坑工程地下水控制设计理论分析

从土体的渗透规律、止水结构物的设计、止水结构物的隔渗效果三方面,对基坑工程中地下水控制理论进行了分析.     

典型城市承压含水层区域性特性

为了避免基坑工程设计和施工中因没有处理好承压水影响而产生的基坑工程事故,研究承压含水层特性.以调查研究杭州钱塘江承压含水层特性为主,参考上海、武汉、北京、天津4个城市有关水文地质方面的研究材料,研究这5个城市的承压含水层特性.比较分析这5个城市的承压含水层埋深、厚度、水位、顶板厚度等特性,介绍各城市典型的工程实例、承压水处理方法及抽降承压水对地面沉降的影响.研究表明:杭州、上海两地潜水与承压水的越流效果不明显,可视条件选择全降水或隔渗帷幕结合减压降水;武汉地区承压含水层埋藏浅,上层承压水可以采用疏干的方法;北京、天津两地单层含水层和隔水层厚度较小,可以尝试自渗降水.     

止水帷幕作用下基坑渗流场特性分析

基坑开挖卸荷导致土体应力场和地下水渗流场发生改变。为了分析止水帷幕对地下水渗流的影响,选取典型的基坑计算模型,利用FLAC3D对止水帷幕作用下基坑开挖过程进行三维流固耦合计算。分析得出基坑开挖过程中孔隙水压力、渗流场的速度特征、地表沉降量、坑底隆起量等的变化规律。结果表明,加宽止水帷幕的宽度,加深插入深度可以有效地控制这些地下水的不利因素,降低基坑开挖对周围环境的影响。     

地下水渗流对悬挂式止水帷幕基坑变形影响

以某透水性土层较深的悬挂式止水帷幕基坑为背景,采用ABAQUS建立考虑分级降水开挖全过程的三维流固耦合模型,研究降水对于基坑变形发展的影响规律和不利因素,分析开挖前预降水深度、止水帷幕深度对基坑变形性状的影响. 研究表明：渗流与开挖支护具有明显的耦合效应,降水引起的围护结构侧移增量模式随开挖和支撑施作情况不同而差异较大,降水引起的地表沉降是由土体固结和渗流引起的围护结构侧移引发的地表沉降组成;地表沉降影响范围较经验预测值明显偏大,在基坑西侧地表沉降最大点,降水施工期累积产生的沉降约占48%;各级降水中第1级降水对基坑变形最不利,围护结构初始侧移随第1级降水深度的增加而快速增长,使得竣工后的最大围护结构侧移和坑外地表沉降呈指数增长;止水帷幕对于减少坑外水位下降和控制地表沉降有显著作用,随着帷幕深度的增加,地表最大沉降和沉降影响范围降低,存在最优止水帷幕深度使得帷幕超过最优深度后地表沉降趋于稳定.     

考虑渗流-应力耦合基坑开挖降水数值分析

运用GTS（Geotechnical and Tunnel analysis System）软件对基坑开挖降水过程进行了详细数值模拟,对比分析了基坑开挖时,考虑降水引起的地下水渗流作用和不考虑渗流作用下的基坑周围土体位移、支护结构位移以及内力,同时分析了止水帷幕、渗透系数及降水深度对基坑力学性能的影响.分析结果表明：渗流对基坑工程影响不容忽视,深基坑稳定性分析应当充分考虑地下水渗流的作用;设置止水帷幕可以有效地减小基坑周围土体的变形,渗透系数与降水深度的加大均会使地表沉降值增大.     

堰下悬挂式截渗墙基坑控降水优化设计

根据水工建筑物所处位置的特点,以基坑控降水费用最小为优化目标,提出了在已知基坑水文地质条件情况下有围堰悬挂式截渗墙的墙体形式及墙体贯入深度的计算公式.在计算方法上,通过常规的计算手段即可完成整个优化设计过程,解决了以往对悬挂式截渗墙基坑进行渗流分析必须借助计算机利用有限元、二维或三维数值分析模型所带来的相关问题.通过对目标函数各参数的综合分析,提出了基坑控降水费用与截渗墙贯入深度、墙体单位造价、基坑开挖工期及含水层水文地质参数之间的函数关系,给出了最不利贯入区、经济贯入区、最不利贯入深度和经济最小贯入深度的计算公式,为合理确定是否需设截渗墙、设何种结构形式的截渗墙及墙体经济贯入深度提出了理论依据,可为该类基坑控降水的优化设计提供有益的参考.     

止水帷幕环保效果的影响因素分析

基于Biot固结理论并采用COFIST有限元程序,探讨了止水帷幕插入深度和地基参数等因素对环境保护效果的影响.通过平面应变模型的数值仿真,结果表明:止水帷幕打设深度越大,则坑外地表最终沉降和最终水位降深就越小;止水帷幕对于减小水位降深的效果要优于减小坑外地表沉降的效果;地基渗透系数的大小不影响最终沉降,地基弹性模量的大小不影响最终水位降深等.为提高分析结果的准确性,工程应用中应当重视基坑周围土体渗流场边界条件的准确确定.     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明：满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。     

缅甸滚弄水电站坝基渗流过程及渗控优化精细模拟

为揭示复杂地质条件下缅甸滚弄水电站坝基渗流特征,确定帷幕-排水孔组成的渗控结构的合理布置,构建了精细地质与工程结构模型,采用三维有限元分析对坝基防渗帷幕深度、左右岸防渗帷幕长度、坝基排水深度以及帷幕、固结灌浆区、坝基附近地层、断层抗渗性能等对渗流场的影响进行了详细的敏感性计算分析,绘制了渗流水头等值线图和水力梯度等值线图以及敏感性变化曲线和列表数据,对枢纽区的渗流场变化规律和特点有了深入的认识,为缅甸滚弄水电站坝基渗控结构优化提供了支撑。     

对称式基坑渗流涌水量的计算方法

随着地铁、越江隧道等地下工程的日益增多,涌现出了大量的对称式基坑。基于共形映射理论,推导了对称式基坑涌水量计算表达式,并对其计算参数进行分析。研究表明,对称式基坑的单宽涌水量与渗透系数、基坑内外水头差成正比,与（相对）隔水层层顶到坑底的距离和基坑两侧止水帷幕间距的比值、止水帷幕嵌固深度和（相对）隔水层层顶到坑底距离的比值、基坑内外水头差和（相对）隔水层层顶到坑底距离的比值成反相关。     

过滤管、止水帷幕对周边地面沉降影响的研究

通过分析非完整井和隔水帷幕的减降作用，得出选用非完整井比完整井效果好的结论，继而引出减降系数的概念。在降水优化设计模型的建立中，以减降系数为目标函数，在保证基坑降深的前提下，使周边地面产生的沉降最小。通过国际证券大厦降水工程实例，利用程序进行计算，在保证基坑降深的前提下，找出水头降最低的止水帷幕的深度和滤水管长度的最佳组合值，为深基坑降水优化设计提供了一种思路。     

黄河三角洲地区基坑实例研究

山东东营地区位于黄河三角洲,地下水位高,土质以粉土及粉质粘土为主,基坑施工难度大且施工扰动与降水会引起周边建筑物的不均匀沉降.针对该地区基坑支护的特点和难点,围绕某基坑支护方式、地下水控制、施工难点及变形监测等方面展开研究.结果表明：（1）该区桩锚支护中的锚杆可采用自钻式锚杆,但应采取施工措施保证锚杆注浆充分;（2）基于土层特性,地下水控制只能采用悬挂式止水帷幕,坑内降水井的深度宜小于止水帷幕1～2m,大于坑底深度4m;（3）桩锚支护能有效控制基坑的侧向位移,但因锚杆施工扰动会引起周边建筑物的沉降与不均匀沉降,影响范围约为基坑开挖深度的10倍.     

内隔墙长度对抽水引发基坑围挡侧移的影响

结合实际工程地质条件,开展三维数值分析,研究内隔墙对限制开挖前抽水引发基坑围挡变形的有效性,探究在不同抽水深度与不同围挡嵌固比条件下,内隔墙长度对基坑围挡变形控制效果的影响. 结果表明：随内隔墙长度增大,内隔墙对基坑围挡变形的控制效果增强. 在不同抽水深度条件下,内隔墙对基坑围挡变形的控制效率不同,当抽水深度大于20 m时,内隔墙长度须大于基坑宽度的0.75倍或者采用全贯通式内隔墙,以取得较好的变形控制效果;当抽水深度小于10 m时,可将内隔墙长度设置为基坑宽度的0.25~0.50倍,预期也可取得较可观的变形控制效果. 在不同围挡嵌固深度条件下,内隔墙对变形的控制效率不同,延长基坑围挡嵌固深度能增强内隔墙在抽水深度范围内的变形控制效果.     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3~0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35~0.45倍的开挖深度。     

帷幕灌浆在处理坝肩绕渗中的应用

对太平湖水库左坝肩绕渗现象采用帷幕灌浆处理,检查结果表明,处理效果良好.     

深基坑防水隔渗壳体支护新形式

针对武汉市汉口地区工程地质与水文地质的特殊性，指出在深基础基坑工程中传统的开挖支护方法所存在的问题，提出了一种能抵抗高承压水，又能隔渗、挡土的深基坑壳体支护，并简述基工作机理。     

通过实例谈深基坑土方工程的截水帷幕施工技术

深基坑土方工程施工阶段,要求对基坑的地下周围进行封闭截水,实现仅对基坑开挖部位降水.北京XX工程是采用支护基坑的钢筋混凝土护坡桩与高压旋喷截水帷幕桩,共同组成地下截水帷幕,截堵了施工场区以外地下水向内流入,保护了地下水资源.本文通过工程实例,谈土方工程的截水帷幕施工技术.     

深基坑止水帷幕的优化设计

地下水问题是基坑工程成败的关键因素,实践中绝大多数基坑事故都与地下水控制有关。文章分析了几种常用的深基坑止水帷幕体及其特点,对水平和竖向帷幕体的设计方法进行了初步探讨,并提出了一些保证基坑安全的技术措施。