建筑基坑施工过程支护结构受力特性分析

基坑支护结构的受力变形情况对基坑的稳定性至关重要,为了进一步掌握建筑基坑施工过程中基坑支护结构在不同因素影响下的受力变形情况,通过建立数值模型,从支护桩桩长、桩径、桩间距三个方面计算了支护桩的桩身弯矩和水平位移的变化趋势。研究结果表明：随着基坑深度的增大,不同长度、桩径围护桩桩身弯矩的变化趋势大致相同,呈现出波动变化的规律;当支护深度大于10m时,随着支护深度的增加,且不同桩长、桩径下桩体弯矩间的差距也逐渐变大,而不同桩径下桩体的弯矩值基本一致;随着支护深度的增大、不同桩长、桩间距下桩体的水平位移基本保持一致,均表现为桩身先向基坑内侧移动,位移达到峰值逐渐转向基坑外侧,但桩体的水平位移随着桩径的增大而减小;当支护桩支护深度达到某一值后,提高桩长和桩径能够增加桩身弯矩,且增大桩径能够控制桩体变形。     

基坑斜–直交替支护桩工作机理分析

在基坑工程中,可将部分竖直悬臂支护桩倾斜一定角度后形成倾斜桩,利用冠梁连接交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩可形成基坑斜–直交替支护体系。已有工程实测表明,基坑斜–直交替支护桩具备良好的抗倾覆和变形控制能力;然而,目前尚缺乏对其工作机理的认识。提出了基坑斜–直交替支护桩的3个工作机理效应,即:刚架效应、斜撑效应和重力效应。以支护结构变形和坑外土体沉降为评价标准,对3项效应进行分析。结果表明:①由于冠梁的连接作用,斜桩与直桩形成一个整体刚架体系,可有效减小桩身和土体变形;②斜桩侧壁摩擦是斜桩对直桩支撑力发挥的关键因素,若斜桩侧壁光滑,基坑斜–直交替支护桩的支护能力与悬臂直桩几乎相同;③斜直桩桩间土与支护体系形成一个整体,可一定程度提高支护体系抵抗基坑变形的能力。     

深基坑支护结构受力及变形影响因素研究

文中基于某超高层建筑基坑工程，利用数值仿真方法分析支护桩桩身弯矩、水平位移随支护桩长度、直径及间距等支护结构参数的演变规律。结果表明，不同长度、桩径及桩间距的围护桩条件下，桩身弯矩随支护结构长度的演变规律趋势基本一致，整体上呈现多阶段振荡形式；不同长度、桩径及桩间距的围护桩条件下，支护结构桩身水平位移与桩身位置演变曲线呈现凹槽型结构发展；增加桩径对桩身受力及变形响应具有积极的作用，而桩身长度及桩间距对桩身受力及变形无积极作用。     

基坑支护结构稳定性影响因素分析

在基坑工程中,基坑开挖对支护结构稳定性影响受多种因素制约,如场地的工程地质条件、基坑的开挖深度、平面形状、结构物理力学参数和施工方法等。本文针对重庆市银鑫-莲花基坑工程,采用大型有限元软件MIDAS/GTS,侧重研究支护桩直径以及弹性模量对支护桩变形的影响,为支护桩设计提供参照。结果表明支护桩侧向位移对桩径变化较为敏感,但当桩径增大到一定程度时,继续增大桩直径对桩侧向位移影响将不再明显,对混凝土强度等级的变化敏感性较弱。     

某基坑桩顶水平位移监测与数值模拟比较

对某基坑工程支护结构在施工过程中桩顶与桩身水平位移监测数据与数值模拟结果进行了分析和比较,总结出基坑桩顶及桩身水平方向位移随着基坑开挖的变形规律,以及基坑变形特性、支护桩刚度、插入深度等对基坑的影响,以期对今后的类似工程的设计与施工提供参考。     

深基坑桩锚与钢支撑联合支护监测分析

为了研究桩锚加钢支撑联合支护深基坑的支护效果,采用综合监测的方法对支护结构的支护桩水平位移、桩身内力、桩侧土压力及孔隙水压力进行了实时监测研究。监测结果表明:支护桩水平位移桩顶大、桩底小,总体上呈线性变化,第二、三道锚杆施工过程是支护桩水平位移变化最大的时间段;支护桩主动侧和被动侧钢筋均受压应力,第二道锚杆锁定后,支护桩外侧钢筋应力不断增大,内侧钢筋应力呈减小趋势,说明及时锁定锚杆可以有效地改善桩身内力状况;支护桩桩侧土压力分布近似呈三角形,第二道锚杆施工完后,土压力开始逐渐增大;孔隙水压力主要受大气降雨及基坑施工排水的影响。     

软土地区基坑桩-锚联合支护的研究

以大理市金K商住小区基坑为背景,研究了软土基坑在桩-锚联合支护下,不同支护桩桩径、桩距、支护桩嵌固段长、锚索预应力及锚索位置对支护效果的影响,对软土地区基坑的桩-锚联合支护参数选取具有一定的指导意义。     

软土地区基坑斜-直交替支护桩性能研究及实测分析

软土地区某基坑工程中采用斜-直交替支护桩新技术,本文结合该基坑工程的斜桩和直桩侧向变形、桩顶的水平位移和竖向位移与地表沉降等实测结果,研究了开挖及超载影响下斜-直交替支护桩的性能,分析了“一直一斜”和“两直两斜”两种布置形式的支护效果.结果 表明:斜-直交替桩支护技术变形小于双排桩支护,变形大于内支撑支护,在造价、工期及环保方面具有明显的优势;随着开挖的进行,直桩桩身侧移大于斜桩;比较“一直一斜”和“两直两斜”两种不同的可行布桩形式,结合桩身变形和地表沉降,前者较优;斜直交替桩支护技术在基坑周边一定范围内产生超载的情况下,仍可保证基坑工程的安全实施.     

桩-锚支护深基坑变形试验研究

结合北京市某深基坑工程,通过现场原位监测试验,分析了支护桩变形、锚杆轴力、周边地表沉降变形与地下管线沉降变形随基坑开挖进程的变化情况。分析表明支护桩桩身水平位移的最大值发生在桩顶,基坑底面以上2～5m区域的桩身位移较大;基坑开挖对上部锚杆的轴力影响较大,对下部锚杆的轴力影响较小;周边地表沉降变形总体呈现V字型,最大沉降位移发生在距基坑边缘6.5m处,基坑边缘土体的竖向位移表现为反弹位移。地下管线的沉降变形总体呈现波浪型,最大差异沉降值为17mm。     

桩锚支护结构桩身内力试验研究

通过对西宁火车站深基坑桩锚支护结构桩身内力进行现场实测,分析了不同工况下桩锚式支护桩的受力特性及其变化规律。结果表明:冠梁不仅能使桩顶部分受力特性不同于上端自由的直立杆件,而且可以有效减小桩身内力;桩锚式支护桩桩身钢筋应力实测值远小于钢筋强度设计值;悬臂支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面附近,桩锚支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面以上至1/3基坑深度的区域内;支护桩嵌固深度过长并不能改善支护桩的受力特性;对于桩锚支护结构,用极限平衡法与弹性支点法进行计算都是偏于安全的,在基坑底面以上,设计时采用极限平衡法比弹性支点法更为经济,而在基坑底面以下采用弹性支点法得出的结果与实测值更加吻合;支护桩桩顶侧向位移随基坑开挖深度的增大而增大,设置预应力锚杆能有效控制基坑顶部侧向位移的发展。     

黄土基坑双排桩支护结构的有限元分析

运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型,分析了黄土基坑双排桩支护结构中排距和桩身强度(包括桩的截面尺寸及桩身混凝土强度)对桩位移和弯矩的影响,并且在基坑和桩身情况相同的条件下,比较了单排桩和双排桩。研究结果表明,黄土基坑使用双排桩支护体系比单排桩支护体系在安全性能方面更具有优越性。计算给出了双排桩排距和桩截面尺寸的最佳取值范围,以及桩身所用混凝土的最佳强度等级。本文为黄土基坑双排桩支护结构的设计和施工提供了一定的参考依据。     

砂卵石地层圆形深基坑排桩支护结构受力特征

平面为圆形的深基坑工程近年来逐渐出现在以砂卵石地层为主的成都平原地区,其支护结构型式多为排桩结合圈梁构成的排桩框架结构。这种空间结构受力较为复杂,针对工程实际的迫切需要,基于数值模拟方法,依托成都某圆形深基坑工程,分析了排桩框架结构的内力和变形特征及桩径、桩端地层、基坑直径等因素对其的影响规律。结果表明,围护桩后侧土压力接近三角形分布,可采用Rankine理论近似计算,结果偏于安全,误差约为30％;围护桩具有双向弯曲特征,冠梁和腰梁均以轴向受压为主,腰梁受力较大;随着坑径增大,作用于围护桩上的土压力先减小后增大,其间存在使土压力最小最佳坑径。     

杭州地铁秋涛路车站深基坑支护结构性状分析

 深基坑支护结构的变形是影响深基坑变形的重要因素。针对杭州地铁秋涛路车站深基坑支护结构,采用弹性地基梁杆系有限元分析方法,首先以基坑标准段为工程实例进行计算分析,通过计算结果与实测数据的对比分析,验证该计算模型及计算方法的合理性。然后针对秋涛路车站砂质粉土地层,讨论支护结构刚度、基坑开挖与支撑顺序、支撑排列方式和坑内土体加固深度等设计、施工因素对支护结构变形和内力的影响。分析结果表明：在保证桩体强度满足要求的情况下,通常不宜通过增加桩体刚度来减小围护结构的变形;多道支撑排列以基坑下部密和上部疏的方式较好;施工中应采用“先撑后挖”的开挖方式;坑内土体加固存在一个临界深度。最后对各个影响因素进行评价分析,以期为有关的设计和施工部门提供参考。     

邻近隧道的岩质深基坑开挖影响研究

目前基坑开挖对邻近隧道的影响研究主要集中于软土地层,在土岩组合地层当中研究较少。以重庆临江门开挖深度近30 m、邻近隧道的岩质深基坑工程为例,运用数值模拟方法与工程现场监测成果对基坑开挖所造成的影响进行分析研究。研究结果表明：岩质基坑变形总体较小,支护桩加分阶预留岩墙作为围护体系比较有效,支护结构变形主要集中于土层部分;有邻近隧道时,拱圈所对应支护桩弯矩比无隧道时要大,直墙段所对应支护桩弯矩比无隧道时要小;由于受连续介质及隧道几何形态的影响,隧道会改变位移场传递的方向,并且竖直方向改变大于水平方向,隧道主要表现为横向变形。衬砌拱顶、左拱脚、左墙中的弯矩明显增加,隧道具有明显的偏压效应。     

水上基坑围护结构方案设计与分析

结合某紧邻高桩码头的大型水上客运综合体深基坑工程的方案设计,提出一种既满足围护结构水上施工作业条件,又能最大限度减少前方码头结构设计变更的复合钢板桩基坑围护方案。针对地下连续墙和复合钢板桩两种水上基坑围护方案,采用Plaxis软件分别建立平面应变有限元计算模型,分析了不同施工工况下两种方案围护结构的变形及受力特性。研究表明,复合钢板桩能与前方码头结构同步进行水上施工,该方案减小了码头后方接岸斜坡堤回填与基坑开挖工程量,基坑开挖阶段降低了作用于围护结构的土压力,对基坑变形控制及稳定均有利。基坑开挖至坑底时复合钢板桩最大侧向变形仅为地下连续墙的1/3,变形性态也明显优于地下连续墙。此复合钢板桩基坑围护方案可为类似基坑工程的设计和施工提供有益参考。     

流固耦合对基坑开挖变形性状的影响研究

通过ABAQUS有限元模拟软件分别建立了考虑渗流影响和不考虑渗流影响的基坑开挖非稳定渗流有限元模型,采用修正剑桥模型并考虑支护桩与土体的接触作用,研究了支护结构侧向变形、坑外地表变形以及坑底隆起量随着基坑开挖的变化规律。然后将两个模型的支护桩及基坑变形性状进行对比,发现渗流—应力耦合作用下的基坑变形大于非耦合情况下的变形,说明考虑渗流应力耦合的数值模拟方法能够较好地模拟基坑降水引起的支护结构及基坑土体变形特征。最后,为控制基坑变形和保护周围环境,在考虑渗流—应力耦合作用的基础上又研究了预留反压土对支护结构的作用及对基坑变形的影响,结果表明,基坑内侧预留反压土堤可有效降低基坑及支护结构的变形。     

密排支护桩挤土位移简化计算方法

预制密排基坑支护桩沉桩时,对基坑外的建（构）筑物和基坑内的桩基础产生了不利影响,有必要研究其挤土产生的位移。基于单桩挤土位移场的解析解,推导出密排桩挤土位移计算公式,计算不同桩数时沉桩地表位移、对比不同桩数时不同深度处沉桩位移、分析不同直径桩沉桩位移变化规律。得出：随着桩径的增大,挤土水平位移和竖向位移均逐渐增大;在径向距桩距离一定时,随着桩数的增多,沉桩产生的挤土水平和竖向位移均增大;密排支护桩两侧5～8倍桩径范围是挤土位移急剧变化区,在其两侧的挤土影响范围约为1.5～2倍桩长。     

双排桩支护结构空间受力敏感性研究

依托青岛某基坑开挖工程,采用ANSYS软件建立基坑双排桩支护结构的三维有限元分析模型,对其空间受力的参数敏感性进行了分析,研究结果表明:当排距为4倍桩径时,可充分发挥双排桩的整体性和后排桩对前排桩的锚固作用,在对双排桩进行结构分析时,要将双排桩和桩间土看成一个整体。     

预应力高强混凝土支护桩抗弯试验研究及计算方法探讨

预应力高强混凝土支护桩(GZH)是为满足深基坑工程支护需要而设计制作的一种新型围护桩。与一般的PHC管桩相比,GZH桩需要承受更大的弯矩。但一般的规范、手册、教科书中都没有对GZH桩这种环形截面构件的抗弯承载力进行精确计算,只是根据环形偏心受压构件的经验公式进行简化计算,这种简化计算对于专用于承受水平荷载的GZH桩显然是粗糙的。为解决这一问题,通过24根GZH桩的抗弯承载力试验,分析其在弯矩作用下的破坏机理,提出适用于GZH桩的抗弯承载力计算公式,并与试验结果进行对比。计算结果表明,极限弯矩计算值安全可靠,与试验值吻合良好。     

富水地区溶洞对深基坑开挖稳定性影响

在富水岩溶地区进行深基坑的开挖,往往会遇到基坑侧壁或底部突涌水的工程问题,轻则影响工程进行、花费人力物力、耽误工期,重则破坏基坑支护结构、淹没基坑,甚至威胁工程人员人身安全。依托广州新白云国际机场第二高速公路北段明挖隧道工程,采用有限差分软件FLAC^3D对富水地区溶洞对深基坑开挖稳定性进行研究,分别改变溶洞直径、溶洞埋深、溶洞内承压水头3个参数,研究富水地区溶洞对基坑土体变形、灌注桩侧移以及水平支撑轴力的影响。结果表明,当开挖至基底时,溶洞顶板厚度较小,溶洞参数的变化对基坑土体及支护结构影响较大。最后,提出现场应对基坑突涌水的方案,研究结果可为富水岩溶地区深基坑工程的设计与施工提供参考。