哈尔滨地区一年内温差巨大,该地区的冻融冻胀效应对深基坑支护结构的稳定性影响严重。对哈尔滨某深基坑进行监测与分析,结果表明:冻融冻胀对深基坑变形影响显著。土壤处于融化期时,沉降量增大。支护结构在最低温时平移最快。冻融冻胀对距离阴角越近的土体影响越小。基于Prandtl Reuss塑性理论的土体塑性变形模型可用来预估深基坑地表沉降速率与沉降量。研究成果可为类似工况的深基坑工程提供参考,对深基坑变形采取预防措施。

以深季节冻土地区越冬深基坑为研究对象,采用物理模型试验方法,研究了深基坑在冻融过程中的冻胀力的变化特征.结果表明:深基坑在冻结过程中,冻结深度和冻胀力均随着时间的增加而增大,但不同深度处的水平冻胀力增长幅度差异明显.在冻结结束后的融化阶段,基坑底部的冻胀力仍保持增大趋势,而基坑上部的冻胀力先小幅的增大,随后缓慢的减小.基坑在冻结阶段中沿桩底部至顶部,冻胀力经历了减小-增大-减小的阶段,冻结过程中,基坑底部位置冻胀力急速增加,试验测得冻胀力达到了42kPa,对应基坑原型后为840kPa,远大于《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118—2011中挡土墙水平冻胀力设计值,甚至达到现行规范给定设计土压力的4倍.

作为我国第一条高寒地铁,哈尔滨地铁的修建对我国冻土地区地铁施工有着重大意义。明挖深基坑工程容易受地理环境的影响,尤其是冻融现象。本文通过对哈尔滨市地铁一号线烟厂站基坑围护结构水平位移的分析,阐述了冻土地区深大基坑的施工方式以及基坑围护结构受冻土影响的变化规律,这对我国今后冻土施工具有一定的借鉴意义。研究显示,影响基坑安全的因素有:冻融现象、钢支撑架设、地面堆载、基坑开挖深度,其中冻融现象是影响季节性冻土地区深基坑安全性的重要因素。

季节性冻土区深基坑支护冻胀影响问题常常由于温差不大、冻融时间较短容易被忽略,但某些特殊情况下冻胀影响产生的基坑坍塌事故却屡见不鲜。对基坑边坡冻胀机理及计算方法进行了总结描述,结合北京某深基坑支护工程,通过对2011～2012年冬季冻胀影响过程的监测与相应处理措施实施效果分析,总结了桩锚支护结构体系的冻胀影响因素,提出了相应注意事项、预防及处理措施。

结合哈尔滨市地铁1号线龙江街站深基坑工程的特点,详细介绍了在冻土和既有人防隧道段中实施深基坑的设计思路和实践经验,并分析了冻胀力对围护桩的影响。对在冻土地区进行基坑围护设计和施工,以及对基坑内既有构筑物处理方面的设计实践进行了总结。

通过对中国地质大学(北京)综合游泳馆工程拟建场地土层的土质、深度及基坑深度的分析与比较,确定出基坑深度范围内土层的土质。介绍了季节性冻土深基坑支护经常出现的问题,并分析了这些问题出现的原因。对常用土钉支护方法在季节性冻土深基坑支护中运用的局限性做了总结,最后提出一种改进的土钉支护方法。该法针对冻土发生冻融循环时冻胀与融沉的特点采取了相应的控制措施,从而保证了季节性冻土深基坑的稳定性。该法操作简单可行,实践证明效果明显。

利用自行设计加工的大型深基坑冻结模拟试验台,进行大直径圆形冻土帷幕受力与变形的物理模拟试验,获得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、开挖半径和冻土平均温度等影响因素的变化规律以及冻土帷幕暴露段水平变形规律。试验结果表明,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。随着开挖深度的增加,冻土帷幕暴露段的水平变形不断增大,且表现为"中间大、两头小"的变形特征;不同温度下冻土帷幕的弹性变形占总变形量的比值不同,由-4℃时的30%增加到-18℃时的90%。对几个影响因素进行综合分析可知,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,而帷幕平均温度、厚度及施工段高的影响相对较小。

采用理论分析、数值模拟和物理模拟试验相结合的综合研究方法,对圆形深基坑中人工冻土帷幕的力学性能进行研究和探讨,为冻结法应用于深基坑支护工程提供理论依据。通过理论分析,证实圆形冻土帷幕嵌固深度和帷幕厚度的综合确定方法在大直径深基坑工程力学设计中是适用的。首先通过基坑抗隆起稳定计算确定冻土帷幕最小嵌固深度;然后通过抗滑动稳定、整体稳定和管涌等稳定性验算,作为帷幕嵌固深度的最终设计值;最后考虑冻土帷幕受均匀外载和不均匀外载,经过基坑整体稳定性验算,根据强度条件计算出的帷幕厚度作为帷幕厚度的最终设计值。利用理论分析和数值模拟计算,对深大圆形基坑非嵌岩条件下的冻土帷幕水平变形、坑底隆起变形和基坑周围地表沉降等基坑变形问题进行研究,提出了帷幕水平位移、坑底隆起变形和地表沉降的计算方法和计算公式,获得坑底最大隆起量、地表最大沉降量与冻土帷幕水平位移极值之间的近似比例关系,并且分析基坑周围各种建(构)筑物的安全范围,提出控制坑底隆起和周围地表沉降的安全技术措施。研究结果表明:(1)基坑底部土体的隆起变形特征受冻土帷幕强度、厚度、基坑开挖半径和开挖深度的影响不明显,只是在量值上有所变化,在相同条件下,帷...

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.

润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基坑深29 m,平面尺寸为69 m×51 m,采用排桩冻土墙围护结构,为解决该结构设计中冻胀力取值难题,进行深基坑排桩冻土墙围护结构冻胀力物模试验研究。首先根据相似理论,推导模拟试验的相似准则;然后,进行模型设计和制作;最后,通过模拟试验,首次得到没有卸压孔时,排桩所受水平冻胀力为0.238 MPa,当在冻土墙外侧施工卸压孔时,排桩所受的水平冻胀力平均值为0.133 MPa。并给出了随着基坑开挖的卸压作用,桩上受到的水平冻胀力呈现减小趋势,最大衰减率达40%。从而为这种新型围护结构的工程应用提供设计依据。