盾构下穿CFG桩复合地基建筑物的沉降分析

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例谈盾构下穿建筑物沉降分析与控制

例谈盾构下穿建筑物沉降分析与控制

例谈盾构下穿建筑物沉降分析与控制一、工程概况1.1 工程特点场地地形基本平坦,地面标高约在4.04~4.81m之间。

区间隧道位于⑥1粘土层及⑥1A粉质粘土层中,右线隧道顶距离地表垂直距离约为14.21m;左线隧道顶距离基底垂直距离约为12.76m;左、右线隧道中心线间距为11.450m,双线均采用加泥式土压平衡铰接盾构法施工。

公路局宾馆建于1998年,主楼为12层框架混凝土结构,采用桩基础(桩径600mm,桩长7.60m,基础埋深为7.55m)和箱型基础(基础埋深为5.623m);裙楼为3层混凝土框架结构,采用柱下独立基础,基底标高为3.048m,位于①1层杂填土,属于高压缩性土。

市公路局宾馆裙房现状情况较好,外观无明显裂缝,实景图如下:区间隧道左线下穿公路局宾馆裙房,隧道顶与裙房基础底竖直距离为12.760m,水平距离最小处仅为1.70m;区间与主楼桩基水平距离为14.757m,与箱型基础水平距离为16.0m。

区间隧道与此建筑物相互关系图如下:1.2 工程地质及水文地质本场地地形平坦,地面标高一般在4.3~4.6m之间。

结合场地原位测试与室内土工试验成果,地基土特征自上而下分述如下:①T层淤泥,①1层杂填土,③1层粘土,③2层粉质粘土,③3层粉质粘土夹粉土,④1层粉土,⑤1层粉质粘土,⑥1A层粉质粘土,⑥1层粘土,⑥2层粉质粘土,⑥3层粉土,⑥4层粉砂,⑦1层粉质粘土,⑦3层粉质粘土。

本场地地处江南水网区,属长江流域太河水系,区内地表水系极其发育;地下水根据埋藏条件可分为潜水(道路两侧填土层,主要接受大气降水的入渗补给)、微承压水(③3粉土夹粉质粘土层,富水性、透水性一般,受控于大气降水和地表水及上部潜水)、承压水(第1承压水含水层,⑥4粉砂层,富水性、透水性较好)。

二、沉降分析本工程采用PECK经验公式对公路局宾馆在盾构下穿的过程进行沉降模拟分析。

2.1盾构下穿建筑物影响范围沉降影响分析项目主要为建筑物横、纵墙不均匀沉降(横墙指承重墙所处方向),应包括整体及局部不均匀沉降中最大值。

盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施

盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施

盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪,世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。

目前,人口不断地向城市聚集,使城市人口和建筑的密集度快速上升,造成能被利用的地面空间越来越少,因此,当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间,为人类创造价值。

但各种用途的管线被布置在地下,这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。

盾构法施工虽然优点颇多,但是也存在诸多问题。

本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论,分析产生的原因及寻找控制方法。

一,地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段:最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降,如图l所示。

第一阶段:最初的沉降。

该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降,也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。

指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3~12m)的时候开始,直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。

第二阶段:开挖面前方的沉降(或隆起)。

这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。

它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。

第三阶段:盾构机经过时沉降。

该沉降是在土体的扰动下,从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。

第四阶段:盾尾空隙沉降。

该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。

土的密实度下降,应力释放是其土力学上的表现。

第五阶段:固结沉降,它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。

经前人研究发现,第一阶段沉降占总沉降的0~4.5%,第二阶段沉降占总沉降的0~44%,第三阶段沉降占总沉降的15~20%,第四阶段沉降占总沉降的20~30%,第5阶段沉降占总沉降的5~30%。

2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS,盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件;而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析摘要:通过对成都地铁盾构隧道穿越建筑物引起的地表沉降进行动态监测与分析,得出了盾构地铁隧道在穿越建筑物时沉降发生时间及影响范围,并初步制定了用于指导施工的监测数据库,以便为今后类似工程提供参考。

关键词:成都地铁2 号线; 盾构隧道; 穿越; 地面建筑物; 沉降监测1 .引言随着国家、城市的经济发展,地铁成为交通繁忙、人口密集城市的重要交通工具。

在地铁盾构隧道施工期间,不可避免地要近距离地下穿地面建筑物,在穿越期间,由于地层受扰动、超挖引起的地层损失及应力改变等原因都可能造成地面建筑物出现沉降、位移,从而引起建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌,给人民的财产、安全带来威胁。

为掌握盾构施工过程中地面建筑物的状态,在实施加固、保护等施工措施的同时,必须对地面建筑物进行监测,并将监测数据及时反馈到施工中,确保施工安全。

本文对成都地铁盾构隧道某栋建筑物的监测成果进行研究分析,以便为今后类似工程提供参考。

2 .工程及地质概况本工程为成都地铁线2 号线羊西二环路站~白果林站,在里程YCK26 + 332 ~YCK26 + 832 段穿越密集居民建筑群。

盾构隧道埋深约14 米,地面建筑物为金琴路南段二巷2 号楼,主体上部为砖混7 层,下部为预制桩基础,基底约2.5m 中砂。

该隧道地处川西平原岷江I 级阶地,为侵蚀~堆积阶地地貌,地形平坦。

隧道穿越地层主要为砂卵石层,局部夹中砂。

第四系孔隙水是段内地下水的主要存在形式,主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中,土体透水性强、渗透系数大,水量丰富。

场地内地质构造条件简单,未发现有断裂通过,无不良地质作用,在VII度地震作用下,不具备产生滑坡、崩塌、陷落等地震地质灾害的条件,环境工程地质条件较简单。

综合判定,本工程场地稳定。

3 .监测方案设计尽管盾构法施工隧道具有对周围环境影响小、掘进速度快、机械化程度高、施工安全等特点,但仍不可避免地引起地表以及地表建筑物沉降。

CFG桩复合地基沉降影响因素的数值分析

CFG桩复合地基沉降影响因素的数值分析

CFG桩复合地基沉降影响因素的数值分析摘要:利用FLAC−3D程序对在CFG桩单桩复合地基的沉降性状进行模拟,分析其沉降随褥垫层厚度、褥垫层模量、桩长径比、桩端土与桩间土模量比等因素的变化规律,从而为CFG桩复合地基的优化设计提供依据。

关键词:CFG桩,复合地基,数值模拟,沉降0、前言CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cemnet Flyash Gravel Piles )的简称,是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰组成混合料,掺入适量水进行拌和,采用各种成桩机械形成的桩体[1]。

CFG桩复合地基已被广泛的应用实际工程中,但在工程设计中,变形有关的各项系数的取值大多凭经验确定,解析解往往难以求得,相对而言数值方法是一种强有力的工具。

本文将采用FLAC−3D有限差分程序,研究CFG桩复合地基在竖向荷载下的变形特性,分析了影响复合地基沉降的因素及其内在联系。

1、计算模型的建立1.1、模型建立的基本假设为了尽可能使模型与实际情况相符,而又节约建模和计算时间,在建模和计算时做如下的假定。

①同种材料是理想均质,各向同性体;②土体和垫层为理想弹塑性模型,采用摩尔−库伦模型;③承台和桩体用弹性模型;④在承台与垫层、垫层和土体之间的接触面均没有相对滑动,其接触面上的节点在变形过程中始终保持接触。

1.2、几何模型的建立模型建立越简单,各影响因素之间相互干扰越少,能更直接反映出影响因素的作用,加深对复合地基沉降性能的理解,据此可以推广到其它情况[2]。

CFG单桩复合地基承受轴对称垂直荷载作用是一个轴对称问题,为简化计算,可取其1/2区域进行分析。

根据工程中单桩复合地基载荷试验的沉降结果,在距一倍载荷板直径处,其地表沉降极小[3]。

本文有限差分计算域水平方向取承台边缘外延5倍载荷板宽,竖直方向自桩顶起取至2倍桩长深度,桩长10m,桩径600mm,模型尺寸10×5×20m3,褥垫层厚300mm,承台1.6×0.8×0.5m3,边界条件为除顶面外各面均施加与其垂直的约束。

CFG桩复合地基受力沉降变形及应用研究

CFG桩复合地基受力沉降变形及应用研究

CFG桩复合地基受力沉降变形及应用研究CFG桩复合地基是一种常用的地基处理技术,其通过在原有地基上预埋CFG桩,以提高地基的承载力和抗沉降能力。

本文将介绍CFG桩复合地基受力沉降变形及其应用研究。

CFG桩复合地基在施工过程中,采用预制混凝土管桩,将其嵌入地基中,形成一定的桩网结构。

该桩网能够均匀分布地基承载力,从而有效减小地基沉降。

同时,CFG桩复合地基还能提供较高的抗剪强度和抗侧向位移能力,增强地基的稳定性。

CFG桩复合地基在实际应用中,可以广泛用于各类土质地基的处理,如软土地基、高液限土地基和膨胀土地基等。

通过CFG 桩的加固作用,地基的承载力可以大幅提高,从而满足建筑物的需要。

此外,CFG桩复合地基还可以减小地基沉降量,降低地基沉降引起的建筑物变形和损坏风险。

研究表明,CFG桩复合地基的受力沉降变形规律主要受到以下几个因素的影响。

首先是桩长和桩径的大小,较长和较大的CFG桩能够承受更大的荷载和变位。

其次是桩间距和桩网密度,较小的桩间距和较高的桩网密度可以增加地基的整体刚度和稳定性。

此外,地基土质性质和建筑物荷载也会对地基的受力沉降变形产生影响。

在实际应用中,需要对CFG桩复合地基进行合理设计和施工。

设计时需考虑地基土质性质、建筑物荷载、地基沉降要求等因素,并通过现场勘测和试验,确定桩长、桩径、桩间距等参数。

施工时需注意桩身的垂直度和桩顶标高的控制,保证CFG桩的稳定性和一致性。

综上所述,CFG桩复合地基是一种有效的地基处理技术,能够提高地基的承载力和抗沉降能力。

通过合理设计和施工,可以使地基在受力沉降过程中具有较小的变形,从而保证建筑物的安全和稳定。

未来,还需要进一步深入研究CFG桩复合地基的受力机理和应用效果,以推动其在工程实践中的广泛应用。

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析
参 考 文献 :
中国水利水 电出版社 .0 1 20 .
Ex e i n a t d n b a i g c p ct fCFG i o o n o n a i n p rme t lsu y o e rn a a iy o p l c mp u d f u d t e o
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第3 2卷 第 1 8期 、 20 0 6年 9 月
山 西 建 筑
S HANXI ARCHI TE ̄
V0 . 2 No. 8 13 1 S p. 2 6 e 00
文 章 编 号 :0 96 2 (0 6 1.0 80 10 -8 5 2 0 )806 2
C G桩 复合 地 基 承 载 力和 沉 降 计算 方法 分 析 F
闰和 雷

王 闯
要: 通过对工程 实例 的计 算, 分析 了理论计算 C G桩 复合地基 承载力和 沉 降量存 在 的问题 , 出 C G桩复合地 基 F 指 F
承载力和沉降量的计算应综合考虑各方面 因素的影响 , 有利于设 计计算的准 确性。 关键词 . F . G桩 , C 复合地基 , 承载力, 降变形 沉 中圈分类号 : l4 1 T J3 文献标识码 : A
砷:/ T + 1 T / ( 一/ ) / ( ) 均质的直线变形体理论 , 1 复合地 基沉 降变形 可按下式计算 :
础产生显著的应力 集 中, 的承 载力也不 能充 分发 挥 ; 大则 桩 [ ] B5 0 —0 2 建筑地基基础设计规 范[ ] 土 过 1 G 0 720 , S. 承担荷载太少 , 建筑物沉降也大 。 [ ]G 92 0 , 筑地基 处理技术规 范[ ] 2 J J7 —0 2 建 S. 4 C G桩 复合 地基可用于填土 、 和土及非饱和 土。成本相 [ ]G 49 , )F 饱 3 J J9—4 建筑桩基技 术规程 [ ] S. 对较低 , 它是一种实用性很强 的地基处理技术 。 [] 4 阎明礼 , 张东刚. F C G桩复合地基技 术及 工程 实践[ . M] 北京 :

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析地基承载力和沉降计算方法是土木工程中非常重要的一部分,用于评估土壤的承载能力以及对于建筑物沉降的影响。

CFG桩作为复合地基的一种常用技术,在地基处理中发挥了重要作用。

CFG桩是一种由水泥、砂、石子和土壤混合而成的桩,可以大大增强地基的承载能力和抗沉降性能。

它的计算方法主要包括两个方面:承载力计算和沉降计算。

对于CFG桩的承载力计算,一般可以采用静力计算法和动力计算法两种方法。

静力计算法是基于经验公式和土力学原理进行计算的,常用的方法有极限平衡法和弹性理论法。

极限平衡法主要是通过平衡桩身和土体的力学平衡条件来求解承载力,适用于桩身较短、直径较小的情况;弹性理论法则是根据桩身和土体之间的相互作用关系,将桩身和土体分别看作弹性体进行计算,适用于桩身较长、直径较大的情况。

这两种方法都需要根据地质条件和桩身参数进行合理的假设和简化,得到最终的承载力。

动力计算法是根据桩身在施工过程中的振动特性,通过动力学原理来计算桩身的承载力。

这种方法对于大型土质桩非常适用,因为其振动特性与承载力之间有非常明显的关系。

常用的动力计算方法有动力触探法和声波法,通过触探记录或声波反射的方法,来确定桩身与土体之间的相互作用关系,进而得到承载力。

对于CFG桩的沉降计算,主要包括桩身的弯矩和桩身的变形两个方面。

桩身的弯矩可以通过力学原理和弹性理论进行计算,包括承载力引起的弯矩和地基沉降引起的弯矩。

这些弯矩可以根据桩身的几何形状和土体的力学参数进行计算,从而得到桩身的弯矩分布。

桩身的变形则主要包括弯曲变形和剪切变形两个方面。

弯曲变形可以通过弹性理论和结构力学进行计算,包括弯曲刚度和弯曲角度等。

剪切变形则是指桩身由于承载力引起的横向位移和扭转变形,在计算中可以采用土力学和结构力学的方法进行估算。

需要注意的是,CFG桩的复杂性和土地多样性在计算中会引入很多不确定因素,因此在实际应用中需要结合现场试验和经验数据,进行合理的校核和验证。

CFG桩复合地基沉降变形计算问题的研究

CFG桩复合地基沉降变形计算问题的研究

CFG桩复合地基沉降变形计算问题的研究CFG桩复合地基是近几年来建筑工程领域新发展起来的一项地基处理技术,因由碎石、砂、石屑、粉煤灰、水泥等经过拌和而制成,因此又成为水泥粉煤灰碎石桩。

CFG桩具有适用范围广、承载力强、地基沉降变形量小、施工方便、工程造价低等特点,以其较为明显的技术优势和成本优势广泛应用于建筑物的地基改造处理方面。

本文主要对CFG桩复合地基的加固机理和沉降变形模式进行了分析,对其沉降变形计算及变形影响因素进行了探讨。

标签:CFG桩;复合地基;变形计算随着工程建设的快速发展和建筑技术的日趋成熟,复合地基逐渐被应用于建筑施工当中。

复合地基就是通过设置一定比例的增强体,将其与天然地基相结合,形成共同承载体,共同承担建筑物荷载的一种人工地基。

纵向增强体被称为柱,由模量和强度高于原土的材料组成,CFG桩即是由碎石、砂石、粉煤灰等粒径不大于30mm的材料与适量水泥和水进行拌和,用成桩机械在地基中制成,强度等级为C15—C25的桩。

CFG桩与褥垫层、桩间土一起形成了复合地基,有效提高了地基的承载力和抗变形力,是目前高粘结强度桩复合地基的代表,在目前很多的多层和30层以下高层建筑的地基处理中都有应用,对于CFG桩复合地基沉降变形的计算也成为了建筑中的重要问题。

一、CFG桩复合地基的工作机理。

CFG桩复合地基由高粘结强度桩、褥垫层、桩间土一起组成,通过褥垫层与建筑基础连接,使桩端无论落在坚硬土层或是一般土层,都可以保证桩间土始终参与工作,使地基整体受力更均衡,结构更稳固,充分体现出了复合地基的优势。

CFG桩复合地基主要通过桩体作用、桩间土作用及褥垫层作用对地基进行加固,当地基承受竖向荷载时,桩间土与桩都会受力而产生沉降变形,由于桩的模量要大于桩间土的模量,桩间土的变形量要小于桩间土,长时间的荷载作用下,就会产生荷载慢慢向桩顶集中的情况。

通过设置褥垫层,可以将上部传来的压力进行变形,使压力能够以一定的比例同时分配给桩与桩间土,使两者共同承担荷载压力。

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为得到较可靠准确的数值模拟结果,本文首先 研究了数值分析中 CFG桩单元特性、桩土接触问题 及模拟参数 然后依托北京某盾构隧道穿越 CFG 桩复合地基实际工程,采用 ANSYS有限元软件,主 要从 CFG桩复合地基及结构整体沉降变形进行数 值分析研究并对穿越引起的附加变形进行了预测
2019年 6月 第 38卷第 2期
内蒙古科技大学学报 JournalofInnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology
June,2019 Vol.38,No.2
文章编号:2095-2295(2019)02-0200-05 DOI:10.16559/j.cnki.2095-2295.2019.02.019
随着我国城市人口的不断集中扩大,地下空间的 开发(如地铁)已然成为大中型城市缓解路面交通压 力的首要选择 然而由于城市的建筑物比较密集,以 致地下结构复杂 即使采用相对影响较小的盾构法
开挖地铁隧道,地层的沉降变形也无法避免 对于上 部既有结构,这种沉降变形会降低其基础的承载力, 进而引起结构的附加变形、侧向位移及差异沉降[1] 盾构隧道与建筑物地基基础的相对位置较近时,这种
Keywords:subway;shieldcrossing;CFGpile;settlement;numericalsimulation Abstract:TheconstructionofCFG pilecompositefoundationundershieldtunnelwillinevitablydisturbthesurroundingenvironment andexistingstructure,andthenaffectthenormaluseofthebuildings.Howtoeffectivelypredictthesettlementofthebuildingsand groundsurfacehasimpo,thewholeprocessofshieldtunnelingthroughCFGpilesandsu perstructurewassimulatedbyusingfiniteelementmethodbasedonthebackgroundofametrocrossingCFGpilecompositefoundation projectinBeijing.Accordingtothedifferentallowablesettlementvaluesgivenbythesettlementtroughcurveofshieldtunnelexcava tion,themaximum safesettlementvalueofthebuildingwasdeterminedtobe20mm bycomprehensiveanalysisofthesimulationre sults.Theactualsettlementvalueofthebuildingwascalculatedtobe18.6mmbysimulatingtherelativesettlementvalueofthefoun dationfloorbeforeandaftertheshieldtunnelcrossingthefoundationofthebuildings,whichmeetstherequirementofmaximum safe settlementvalue.Theabovementionedanalyticalmethodsandresultscanprovidesomereferencesforpredictingandcontrollingthe settlementanddeformationofadjacentbuildingsduringshieldtunnelexcavationinmetroconstruction.
收稿日期:2019-03-05 基金项目:国家自然科学基金资助项目(517680);内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2013MS730). 作者简介:刘 香(1964-),女,内蒙古包头人,内蒙古科技大学教授,研究方向为组合结构.
刘 香,等:盾构下穿 CFG桩复合地基建筑物的沉降分析
201
影响往往更加严重 在北京地区,地铁隧道一般穿越 较繁华的地段,其中很多建筑物都采用桩基础和 CFG 桩复合地基[2]因此,盾构隧道开挖与邻近地基基础 的相互影响问题非常突出 所以在地铁隧道建设前, 正确预测和掌握盾构隧道施工对邻近既有结构物造 成的不利影响,对完善城市轨道交通设计和隧道现场 施工指导有着重要意义[3]
盾构下穿 CFG桩复合地基建筑物的沉降分析
刘 香,郭建圆
(内蒙古科技大学 土木工程学院,内蒙古 包头 014010)
关键词:地铁;盾构穿越;CFG桩;沉降;数值模拟 中图分类号:TU91 文献标识码:A 摘 要:盾构隧道下穿 CFG桩复合地基施工将不可避免地扰动周围环境及既有结构,进而影响到建筑物的正常使 用 如何有效预测建筑物及地表沉降具有重要的工程实用价值 为此,以北京某地铁穿越 CFG桩复合地基工程为 背景,采用有限元法对盾构穿越 CFG桩及上部整体结构全过程进行数值模拟 根据盾构隧道开挖沉降槽曲线所给 定的不同允许沉降值,综合分析模拟结果,确定建筑最大安全沉降值为 20mm通过模拟盾构隧道下穿建筑物地基 前后两种极限状态下得到的基础底板相对沉降值,计算出建筑物实际沉降值为 186mm,且满足小于最大安全沉 降值的要求 以上分析方法及结果可为地铁施工预测控制盾构隧道开挖对邻近建筑物的沉降变形提供一定参考
Settlementanalysisofshieldtunnelingunder throughCFG pilecompositefoundation
LIUXiang,GUOJianyuan
(CivilEngineeringSchool,InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou014010,China)
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