湛江湾深厚砂层深挖竖井结构三维数值仿真与监测对比分析

湛江湾深挖竖井结构埋藏于全水头砂层中,主要由连续墙及变截面的内衬组成,通过三维模型的荷载结构法及地层结构法对竖井施工阶段进行数值模拟,考虑连续墙的接头作用,分析连续墙及内衬的应力分布规律,并将数值结果与监测结果进行了比较,结果表明,施工期竖井连续墙及内衬墙均以受压为主,连续墙环向应力大于竖向应力,且大于内衬墙受力,为主要受力结构;连续墙的接头效应明显,考虑接头作用后,内衬墙受力明显增大,而环向应力受连续墙接头及内衬三维作用明显,类似工程应该予以考虑;实测值与计算值尚有一定的差异,连续墙及内衬受力较为复杂,其成果可为今后沿海高水头深挖竖井的设计、施工提供参考。     

湛江湾跨海隧道工程盾构工作井结构设计及应力分析

湛江湾海底隧道盾构的工作井地面至基底开挖最大深度约47m,开挖深度较深,深挖竖井结构深埋于全水头砂层中,围护结构主要由连续墙及变截面的内衬组成,本文主要分析竖井工程的结构及应力设计,连续墙及内村受力较为复杂,需考虑坑底流沙地质及工作井内外侧水头差较大对基坑支护稳定性的影响,采用封底+减压井方案在坑内设置减压井,通过一系列的井口把水引出排走,既安全又经济,其经验可为今后沿海高水头深挖竖井的设计提供参考.     

穿黄隧洞大型超深竖井结构加固与防水设计

穿黄隧洞采用盾构法施工。其南岸工作井位于主河床，北岸竖井位于低漫滩，工程施工直接受黄河来水影响。工作井采用逆作法施工，以地下连续墙作为基坑开挖时的支挡结构。其中北岸工作井为盾构始发井，上部地层为粉细砂，地下水位高，地下连续墙深76.6 m，井内挖深50.5 m，为超深竖井。地下连续墙施工时存在槽孔坍塌、槽段开衩、槽段间夹泥等问题;在内衬施工过程中，地下连续墙存在抗踢脚稳定、槽段间漏水等问题；工作井进出洞部位外侧水头高，地层为铁板砂，盾构进出洞封水问题突出;地下连续墙与基岩之间为透水中砂层，基坑下部防渗依托层厚度不足，工作井在盾构机施工期抗浮稳定难以满足要求；内衬在盾构进出洞处结构受力复杂。为此，在对工作竖井展开全面的结构加固与防水研究后，提出了地下连续墙下接帷幕、墙外灰浆墙、井底适时加固、槽段间辅助防渗、局部槽段槽壁加固、洞口加固、水封等一整套综合措施，为工程成功建成发挥了重要作用。     

大尺寸三角形基坑变形特性的现场试验研究

依托上海软黏土地层的某大尺寸三角形深基坑工程,通过开展现场试验,对基坑施工过程中的地下连续墙的侧向变形、地表沉降进行了监测,并对监测数据进行了系统分析。监测结果分析表明:不同于矩形基坑,大尺寸三角形基坑连续墙顶部的水平位移约为其最大水平位移的４０％ ～７０％;深基坑开挖结束后,拆除混凝土支撑产生的附加水平位移约为基坑开挖引起的墙体水平位移的３０％ ～４０％;三角形深基坑开挖引起的最大连续墙水平位移介于０．０５％Ｈ～０．３５％Ｈ（开挖深度）之间,大于矩形和圆形深基坑引起的连续墙变形。这主要是因为三角形基坑的内支撑不能同时垂直于支撑两端的地下连续墙。深基坑的端部约束效应导致地下连续墙呈现出明显的三维变形特性,基坑中部墙体的水平位移明显大于两端位移。     

基坑形状优化及有限元模型尺寸效应分析

基于天津117大厦软土深基坑工程,建立ABAQUS三维仿真模型,定量分析基坑形状对基坑受力情况的影响规律及基坑开挖的形状效应,以及有限元模拟中模型深度和宽度的尺寸效应。分析结果表明:当基坑开挖面积相同时,圆形基坑有明显的受力优越性,且坑底回弹量也相对较小;ABAQUS软件中,当计算模型深度大于等于地下连续墙深度的2倍,宽度大于等于3.5倍地连墙深度时,模型基坑的计算结果基本不受影响。     

穿黄隧洞大型盾构工作竖井结构特性研究

穿黄隧洞北岸竖井为盾构始发井，位于砂土地层，地下水位高，属超深竖井；南岸竖井位于邙山高边坡坡脚，偏压作用明显。针对这一特殊的地理地质条件，对竖井的结构特性进行了研究，提出地下连续墙与满堂内衬联合受力计算方法，且为满足盾构机出发要求而研发了新型反力座，以及防水、井底高喷加固等技术，为工程成功建成发挥了重要作用，可供同类工程参考、应用。     

富水砂层大直径深竖井开挖稳定性有限元分析

某输水隧洞盾构接收竖井具有开挖直径大、深度深、砂层水位高的特点,对开挖过程中竖井结构受力和变形提出更高的要求。笔者以该竖井工程为研究对象,采用有限元分析方法模拟了竖井的施工过程,研究了竖井地下连续墙及地层在开挖过程中的位移、应力规律。分析结果表明:竖井开挖完成后,地表最大隆起为39.50 mm,出现在井口附近;地层最大隆起为41.60 mm,出现在井底地层。地下连续墙最大水平位移为2.79 mm,出现在竖井顶部,地下连续墙顶部水平位移计算值与实测值吻合较好。地下连续墙最大拉应力为1.13 MPa,未超过混凝土标准抗拉强度,表明盾构接收竖井开挖稳定性良好。笔者分析方法及结果可供类似工程参考。     

反井钻机和定向钻机在中高硬岩石地区的应用

在抽水蓄能电站中,竖井众多,有引水、尾水事故闸门井、引水高压竖井、出线竖井、排风竖井等,由于每个竖井结构尺寸、地质条件以及工期要求等因素各不相同,其施工要求和难度也不一样,而导井的开挖也至关重要。对比目前水电行业竖井导井开挖常用的方法,山东沂蒙抽水蓄能电站工程根据各竖井特点及综合考虑安全和工期等因素,选用反井钻机法进行竖井导井施工,在工期、安全和质量上均取得良好效果。特别是1#、2#引水高压竖井井高380.00 m,实际采用TDX-50型定向钻机和BMC600型反井钻机开挖导井一次成型,且导井偏斜率1.2‰和2.9‰,远低于规范要求。     

地下连续墙在泵站深基坑支护中的应用

福州长乐国际机场雨水泵站改建工程紧邻机场海堤,泵房基坑深10.8 m,周边为细砂层,地下水受潮水涨退影响大,泵房底部为淤泥质土。该文提出地下连续墙基坑支护方案,地下连续墙既作基坑支护结构,又作泵房水下内衬墙,做到"两墙合一、永临结合",较好地处理了主体工程和基坑支护工程的相互关系,既防止了深基坑开挖施工对海堤的不利影响,又节省了工程投资。     

ＨＳ模型在基坑工程数值模拟中的适用性分析

在基坑开挖数值模拟计算中选择合适的土体本构模型非常重要。土体硬化模型（ＨＳ模型）凭借 其考虑土体剪胀性与基坑开挖过程中土体的加卸载特性等优点,在基坑工程数值分析中得到广泛的应 用。结合参考算例,通过ＰＬＡＸＩＳ2Ｄ数值模拟软件模拟了基坑开挖的过程,其中土体本构模型分别采用 土体硬化模型和摩尔－库仑模型来进行计算分析。结果表明:ＭＣ模型未考虑土体加卸载特性,模拟出 土体的地表沉降和地下连续墙的弯矩偏小,而地下连续墙体水平位移偏大;而ＨＳ模型考虑土体加卸载 特性,模拟得到的地表沉降,地下连续墙的弯矩和水平位移均较为合理。所以在基坑开挖,尤其是在敏 感环境下进行开挖时,数值模拟计算中建议采用土体硬化模型。     

基于FLAC~(3D)的近海淤泥质地层基坑工程变形研究

针对深厚淤泥质软土基坑变形过大的问题,采用了水泥土搅拌桩与地下连续墙组合支护方案,为了解该支护方案中地下连续墙的变形特征,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对深圳地铁十号线地铁停车场深基坑进行分析。结果表明:模拟结果与实测数据拟合较好,预测开挖完成后基坑周围土体最终沉降为22.91 mm,小于警戒值。在水泥土搅拌桩支护条件下,除按原工况1 200 mm厚地连墙条件外,分别模拟了1 100 mm、1 000 mm、900 mm、800 mm、700 mm不同地下连续墙厚度条件下的变形情况,第一层开挖时各条件下土体沉降相差不大。随着开挖的进行,沉降值开始发生变化,土体沉降值最小为47.33 mm,发生在1 100 mm厚条件下,最大为93.85 mm发生在700 mm厚条件下。地下连续墙水平变形最大值均发生在距墙顶15 m处左右。在700 mm条件下变形值最大达到了42.58 mm,1 100 mm条件下最小,其值为25.71 mm。因此,该深基坑工程在水泥土搅拌桩支护成槽条件下,可适当减少地连墙厚度,采用1 100 mm厚地连墙能保证基坑安全的前提下降低造价。     

基于时间效应理论的软土深基坑变形分析

由于软土的蠕变特性,在基坑开挖过程中存在着时间效应。以宁波某基坑为工程背景,基于SSC模型并利用PLAXIS有限元软件对深基坑的开挖过程进行了数值模拟,分析了开挖工程中支护结构及基坑自身的变形特点。计算结果表明:基坑开挖时地连墙水平位移、地表沉降及支撑内力均随时间发展而增大,但相比之下,基坑隆起的流变效应不甚明显。其中不同工况对应地连墙水平位移最大值发生位置随开挖深度的增大而下降,而地表沉降最大值基本发生在距坑壁10 m位置,且地表沉降累计最大值与累积施工时间满足多项式函数关系;同时不同工况下地连墙弯矩、剪力随深度变化曲线趋势基本一致并呈“S”形。另外随着支撑结构的施加,地连墙水平位移和地表沉降的增加速率均受到一定限制,因此可通过及时施加支撑的方法抑制支护结构的变形及控制内力的急剧变化。上述结论可对宁波地区基坑开挖的施工提供理论指导,以保障施工过程的安全实施。     

三维声纳渗流探测技术在深基坑工程中的应用——以湖北宜昌庙嘴长江大桥锚碇基坑工程为例

为了在深基坑开挖前提前判断基坑侧壁渗漏点的具体位置,以紧邻长江边的深基坑为工程背景,简要介绍了三维声纳渗流探测的原理,侧重论述了声纳探测技术的实施方法及具体施工布置要求。通过对基坑地连墙外各观测孔声纳渗流检测数据的计算分析、类比和评估,较为全面掌握了基坑在内外水头作用下的渗流情况。在实际开挖过程中,通过现场观测,声纳探测的渗漏点与现场情况基本一致。总结了声纳探测技术的优缺点,从应用需求上指出了下步应探索的领域。     

地下连续墙与止水帷幕共同作用下富水砂层深基坑变形性状

研究富水砂层地下连续墙深基坑变形特性对深基坑工程实践具有重要指导意义。以某车站地下连续墙深基坑工程为依托,通过数值模拟和现场实测方法研究降水渗流作用下富水砂层地下连续墙深基坑施工变形性状及其影响因素。研究结果表明:地下连续墙水平位移曲线分布随开挖深度加深由“斜线”形—“弓”形—倒“V”形演变,墙体最大水平位移U_x,max及其位置深度H_x,max与开挖深度h_e符合线性关系,最大水平位移约为(0.048%～0.082%)h_e,其深度位置约为(0.60～1.20)h_e;地表竖向位移曲线分布沿横向水平距离呈凹槽形,沉降槽随开挖深度增加而变宽、加深,沉降变形显著影响区为(1.0~1.5)h_e,距坑边(1/3~1/2)h_e处地表沉降最大;考虑地下连续墙与止水帷幕共同作用的富水砂层深基坑变形与实测结果更为吻合,且帷幕隔水和挡土作用对基坑变形影响显著;地下水位上升、砂层厚度加深均引起墙体水平位移和地表竖向位移增大,当风化砂岩层渗透系数较大时,渗透系数增加对坑外地表竖向位移的影响较墙体水平位移显著,合理的止水帷幕深度及间距参数有利于控制基坑变形和保持稳定性。     

佛山软土地区狭长型基坑长边效应研究

对佛山软土地区狭长基坑的长边效应进行研究,是保证基坑建设期安全非常重要的一项工作。依托佛山地铁某站狭长深基坑工程实践,结合地下连续墙变形监测数据,开展该类基坑的长边效应分析研究,并利用有限元分析软件进行模拟分析。研究结果表明:狭长型深基坑的长边效应显著存在,主要表现在显著增大基坑长边跨中地下连续墙最大水平位移值,且降低最大水平位移点的深度,对该类基坑的建设期安全极为不利;通过对比实测与模拟分析结果,得出实测位移最大值明显大于模拟值。提出增大基坑长边跨中刚度的方法可减小长边效应的不利影响,能确保建设期安全。     

双排格形地下连续墙的空间变形三维有限元分析

双排格形地下连续墙作为基坑工程的一种新型自立式支护结构,不仅可以发挥地连墙的作用,还有着墙体刚度大、抗渗性好、无需安装内支撑的优点。本文以某深基坑工程为例,采用有限单元法模拟基坑开挖与降水,重点分析双排格形地下连续墙的空间变形特性。     

三门核电循环水泵房超深基坑支护设计实例

三门核电循环水泵房基坑为超深基坑（最深处为32．3m）,处于基岩面埋藏较浅且上部覆盖较厚淤泥层和回填石层的特殊区域。本工程依据地层条件,将基坑边坡划分为完全基岩边坡、基岩埋深浅且无淤泥地层的边坡、基岩埋深较大且有较厚淤泥层的边坡3种类型。分别采用3种支护型式：放坡、排桩＋岩锚、排桩＋深搅重力墙＋岩锚,有效解决了滨海软土区的地下水位高,淤泥质软土黏聚力及内摩擦角小,基坑侧壁受水平荷载大、易失稳等难题。典型断面计算结果表明,锚拉力最大为361．84kN;基坑侧壁最大水平位移为19．26mm,支护桩最大正负弯矩值为711．36kN·m和-787．52kN·m,基坑顶部最大沉降量为50mm,均满足设计与规范要求。     

预留反压土对基坑开挖效应数值分析

针对某基坑开挖工程采用地下连续墙、坑边预留反压土可行性问题,以该工程预留反压土关键设计思路与施工技术安全经济为目标,首先对基坑开挖过程挡土结构位移土压力曲线进行分析,并基于 Midas /GTS 建立了该基坑开挖工程三维相互作用体系有限元模型,对有/无设置反压土两种基坑工况进行非线性数值比对。结果表明,反压土能有效阻止周围土层和基坑基底的位移,并可对地连墙的不均匀沉降位移起到一定的控制作用,减小对冠梁产生附加次生的弯矩及剪力而导致的结构开裂破坏作用。基坑隆起与是否预加反压土关系不大,若所处地质环境良好,适当的采用反压土支护形式,可有效降低挡土结构位移与内力。变化反压土体积( 包括顶宽、高度、坡度) 对地连墙支护结构最大位移反应具有显著影响,当反压土具有适当体积时,地连墙最大位移反应可降低至 5 cm 以下,采用最优反压土体积参数可大幅降低基坑开挖时的支护费用。     

沙湾水电站深基坑塑性混凝土防渗墙应力及变形研究

通过模拟沙湾水电站厂房坝段基坑分级开挖至388 m高程--防渗墙破坏--基坑充水--修建第二道防渗墙--基坑抽水--继续分级开挖至360 m建基面高程的施工全过程,采用E-B模型对沙湾水电站深基坑塑性混凝土防渗墙应力变形进行了研究,并对E-B模型和泥皮单元中各参数进行敏感性分析,总结出对塑性混凝土防渗墙应力和变形影响较大的两个参数.     

深层水泥搅拌桩格栅墙支护在水利工程中的应用

本文简要介绍了深层水泥搅拌桩支护的设计与计算。通过工程实例,对深层水泥搅拌桩格栅墙在基坑支护工程中的应用作了探讨,为软弱地基地质条件下基坑开挖施工提供了一个既经济合理又安全可靠的支护方案。