土钉墙+水泥土桩墙联合支护结构的力学特性分析

为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性,提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构,并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型,结合南昌地区典型地质条件,系统地研究了联合支护结构对渗流场、土体水平位移、土钉轴力、水泥土桩墙桩身应力、基坑破坏模式的影响,以及坑底加固、水泥土桩墙距离对基坑支护性能的影响,并与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明:在保证墙体安全的条件下,联合支护结构的受力机制更合理,开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均小于传统的土钉墙和复合土钉墙;基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式,对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能。     

某超深基坑组合支护体系上部土钉墙内力监测及分析

组合支护体系由上部土钉墙和下部锚拉桩(墙)结构联合形成,北京城区超过15m深的基坑越来越多地采用这种支护体系。以开挖深度约22m的北京侨福花园广场深基坑工程为例,分析了上部土钉墙在基坑开挖各阶段的内力变化规律,在开挖至土钉墙底时,土钉内力增长速率最快,当基坑潜在滑裂面超过土钉墙末端时,进一步的开挖对土钉内力增长影响有限;由于预应力锚杆的存在,减小了基坑坡顶的位移,同时土钉内力比设计值要小很多,今后类似工程设计可以减小土钉杆体直径。     

土钉墙与桩锚组合支护结构研究

近年来,基坑支护逐渐从单一结构向多种结构联合支护方向发展。工程实践中,为实现技术、经济与环境安全等控制目标,常采用上部土钉墙结构、下部桩锚结构的联合支护形式。以土钉墙与桩锚联合支护结构为研究对象,结合邢台市某深大基坑设计的工程实例,运用提出的计算方法进行验证,并通过现场变形观测。结果表明,土钉墙与桩锚支护结构组合应用的效果非常明显,地表沉降量显著减小,且计算结果与实际变形一致。     

双排桩复合土钉支护基坑的工程实例分析

通过一个具体的工程实例,采用数值分析的方法,模拟基坑开挖过程中双排毛竹桩复合土钉支护结构的受力性状,并与实测结果进行了比较,探讨了影响双排桩复合土钉支护基坑侧向变形和体系内力的因素。通过有限元数值分析结果与现场实测数据对比表明,二维有限元数值分析在一定程度上能够反映现场双排桩复合土钉支护基坑开挖的变形和内力分布情况。计算结果表明:土钉中的内力与其位置有较大的相关性,中上部的土钉受力较大,底部的土钉受力较小;各层土钉轴力是在开挖下一层土体时引起的,并且随着开挖进行,土钉的轴力逐渐增大;双排桩的刚度对基坑的侧向位移有较大影响。     

考虑施工过程的土钉支护土钉轴力计算及影响参数分析

结合土钉支护边开挖边支护的特点,分析土钉支护施工中的开挖效应,阐述讨论土钉力增量的变化对土钉支护施工过程分析的意义。定义开挖影响面为施工过程中土体开挖时边坡内部土体滑动趋势最明显且土钉轴力增加最多的面,定义开挖土压力为以开挖影响面为边界的土块体作用在土钉支护上且由土钉承担的力,建立以开挖影响面及其上土钉力增量为主要研究对象的施工阶段土钉支护分析模型,给出施工过程中土钉轴力的计算方法。与应用其他方法计算得到的Clouterre项目1号墙建造过程中土钉力及量测值进行比较,计算结果与量测结果吻合较好。此外,利用该方法对土性、基坑剖面几何形状和土钉设置等影响因素进行分析。分析表明,所提方法符合施工过程中土钉受力的变化规律,是一种可行的、实用的土钉轴力分析方法。     

土钉施加预应力对排桩复合土钉支护的影响分析

针对排桩与土钉相结合的一种新型基坑复合支护形式,研究了土钉施加预应力对其受力变形及整体稳定性的影响。采用ABAQUS有限元软件建立排桩复合土钉支护基坑三维数值模型,模拟分析了土钉预应力施加位置和大小对土体的侧移及沉降、排桩侧移、土钉轴力、排桩桩身弯矩及基坑整体稳定性的影响。结果表明,施加预应力的土钉位置越靠近基坑边坡上部,对限制基坑侧移、减小坑后地表沉降作用越明显,且影响程度随施加的预应力增大而增大;土钉施加预应力使得其他排土钉轴力减小,轴力峰值点后移,且对上一排土钉影响最为明显;土钉施加预应力后,排桩桩身轴力变化很小,排桩复合土钉支护基坑整体稳定性亦基本不变。排桩复合土钉支护可通过对基坑边坡上部土钉施加预应力,以进一步控制基坑变形,土钉施加预应力难以提高支护体系的整体稳定性,但有利于增加排桩间土体的局部稳定性。     

桩锚和土钉联合支护方案数值模拟分析

以百色某棚户区改造项目深基坑工程为背景,采用PLAXIS有限元计算软件建立二维数值分析模型,对单一桩锚支护方案与桩锚土钉联合支护方案中的桩体结构变形特性进行分析。结果表明：桩锚土钉联合支护方案中的桩体水平位移、桩体弯矩以及锚索轴力均随着基坑开挖深度增加不断增大,变化速率先增大后减小;与单一桩锚支护方案相比,桩锚土钉联合支护方案对于桩体水平位移的限制效果更好,桩体所受到的弯曲应力与锚索轴力更低,对基坑周围环境影响程度更小,基坑整体安全稳定性更高。该研究结果可为以后相似的工程提供实用价值和理论研究参考。     

土岩二元地层深基坑复合土钉墙的应用分析

在上软下硬的土岩二元结构地层中进行深基坑开挖,若岩面较浅且岩层力学性能较好,采用类似于"吊脚桩+锚索"的复合土钉墙支护可大幅节约造价和加快施工进度,具有明显的优越性,文中采用平面应变有限元法分析了该支护形式的变形特点,并介绍某深基坑实例上部土层采用"微型桩+搅拌桩+土钉+预应力锚索"的复合土钉墙支护,下部岩层采用放坡喷锚支护,监测结果显示基坑开挖过程中变形较小,基坑整体稳定性较好,可为类似土岩组合地层深基坑设计及方案优化提供参考。     

桩锚与土钉墙联合支护在某基坑支护工程中的应用及监测分析

以济南某基坑支护工程为例,针对现场面临的基坑开挖深度大、地质条件及周边环境复杂等因素影响,设计了以桩锚与复合土钉墙相结合的联合支护方式,并进行了现场施工及监测分析。现场施工及监测数据表明:采用桩锚与土钉墙联合支护方式,可有效控制基坑变形及周边建筑物变形,确保工程施工质量和安全,节约工程成本,缩短施工周期。桩锚与土钉墙联合支护是一种有效的基坑支护方式,可为复杂条件影响下的基坑设计及施工提供一定借鉴意义。     

排桩复合土钉支护结构在深基坑工程中的应用

排桩复合土钉支护结构是介于桩锚和土钉墙之间的一种支护结构,既有桩锚结构限制变形的能力,也有土钉墙支护的经济性。结合郑州某基坑工程,介绍排桩复合土钉支护技术概念,提出排桩复合土钉支护结构设计计算方法,并将计算值与现场实测结果进行比较。结果显示,实测基坑各项变形指标均小于计算值,土钉轴力与计算值基本吻合,技术成果可供同类基坑工程采用排桩复合土钉支护设计时参考。     

毛竹复合土钉墙工作性状的数值分析研究

以某软土基坑采用毛竹复合土钉墙支护的工程实例为背景,利用有限元软件PLAXIS建立某设计剖面的平面应变有限元模型。为提高数值分析定量计算分析的精度,采用了能反映土体小变形和加卸载变形等特点的小应变刚度模型。通过对土钉墙面层及毛竹排桩的水平位移、坡顶沉降、毛竹土钉的轴力以及毛竹排桩的剪力和弯矩分布规律的分析,对堤坝形毛竹复合土钉墙的工作性状获得了较全面的认识,并探索了其可能的失稳破坏形式。采用该程序自带的强度折减有限元法计算了各开挖工况下支护体系的稳定安全系数,表明毛竹复合土钉墙在施工期间和施工后均具有较高的稳定性,具备可靠的支护能力。     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

深基坑疏排桩锚与土钉墙水平联合支护数值模拟

为了验证疏排桩锚—土钉墙水平联合支护结构的稳定、安全及可行性,得出桩、锚等结构构件的受力及变形规律,以北京京温市场二期地下车库基坑工程为例,分别构建了桩锚支护和疏排桩锚—土钉墙水平联合支护两种方案,然后对两种方案进行了数值模拟,并将以下方面的模拟结果进行了对比分析:基坑开挖面水平位移、地面沉降、各道锚杆的轴向受力规律及支护桩的受弯规律。模拟结果表明:当基坑土层适合土钉支护但开挖深度超过土钉支护深度时,采用疏排桩锚—土钉墙水平联合支护结构替代桩锚支护结构是稳定的、安全的、可行的。     

微型桩复合土钉墙在膨胀土基坑中的应用研究

结合成都东郊膨胀土地区一深基坑,介绍微型钢管桩复合土钉墙的设计思路及应用情况。采用多种手段对基坑变形与支护构件内力进行监测,测得了土钉轴力、微型钢管桩弯矩与基坑水平位移、沉降值在各个开挖阶段随时间及空间的分布规律并实现了信息化施工,在基坑出现了较大变形时及时进行坡脚反压与加固,保证了边坡整体稳定性。根据对监测数据的分析及实际支护效果表明:“水”与初期开挖支护不及时是基坑整体变形较大的主要原因;土钉轴力发挥较为充分,为主要的受力构件,设计的土钉长度偏短;微型钢管桩受力较小,对基坑变形的控制作用有限,超前支护效果欠佳。取得的经验对成都地区类似工程具有借鉴意义。实测的监测数据有助于复合土钉墙理论研究。     

排桩复合土钉支护结构受力变形机理分析

排桩复合土钉支护结构是近年来在基坑工程实践中得到成功应用的一种新型支护形式,为研究其受力变形机理,在工程案例分析基础上,采用有限元软件建立排桩复合土钉支护结构三维数值模型,模拟基坑分步开挖工况,对排桩侧移、坑后地表竖向沉降、坑底土体隆起变形、土钉轴力及桩身弯矩等进行了研究分析。结果表明:排桩复合土钉支护结构中土钉起着“弱锚杆”作用,相对于纯排桩支护结构,改变了排桩的变形和受力性状;相对于纯土钉支护结构,排桩复合土钉支护结构中土钉轴力峰值较小且靠近基坑侧壁,土钉受排桩-面层系统的拉拔作用,钉头处轴力较大。研究成果可为排桩复合土钉支护结构的设计、施工提供理论参考。     

土体强度对土钉墙设计参数及经济性影响分析

针对目前土钉墙设计参数进行优化设计只是在给定土体强度下进行的,且其优化算法仍有些缺陷,而在不同粘聚力c、内摩擦角φ下,研究分析土钉墙参数选取及经济性也具有重要的理论和实际意义。从不同土体强度出发,以单位墙长土钉墙工程造价为目标函数,按规范要求设置约束条件,建立了不同土体强度对土钉墙设计参数及经济性影响的计算模型,并应用嵌套的改进的遗传算法求解,得到土体强度与土钉墙设计参数、土体强度与土钉墙经济性的关系曲线,并对其计算结果进行分析。所得结论可为土钉墙参数设计选取及经济性分析提供理论支持。     

放坡竹筋土钉墙在软土地区的应用

放坡竹筋土钉墙作为一种新型支护结构形式,已成功地运用于开挖深度为5 m~6 m的软土地区基坑工程。文章分析了毛竹材料作为土钉在软土地区的适用性及放坡竹筋土钉墙的作用机理,总结了竹筋土钉墙的设计要点,结合实际工程案例,验证了该支护结构形式的适用性及合理性,推动了新型环保材料、新型支护技术在岩土工程中的应用,可供今后类似工程借鉴。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构

以某深基坑工程为研究对象,利用岩土数值分析FLAC 3D软件,建立三维数值分析模型,模拟开挖和支护实际工况,分析了双排微型桩复合土钉支护下基坑开挖过程中的变形破坏和支护结构受力演化特征。结果表明:坑壁水平位移总体上呈现基坑顶部小、基坑中下部大的形式,位移等值线呈鼓肚状;基坑基底隆起量较大,随着距基坑壁距离的减小而减小;基坑边坡竖向沉降较小,最大沉降量出现在支护结构之后;土钉轴力分布呈中间大、两端小的形式,离基坑底部越近,土钉的最大轴力点越靠近基坑开挖面,且随着开挖深度增加,土钉轴力初始增长迅速而后发展较为缓慢;前排微型桩弯矩大于后排,微型桩最大弯矩随着开挖深度的增加不断增大且不断下移,开挖完成后弯矩最大值位于基坑底部以下2 m深度处;基坑开挖及支护过程中监测点的位移时程曲线和塑性区分布区域说明基坑整体稳定性较好,但在坡顶后缘出现拉张塑性区,基坑壁浅表层和基坑底角部位出现剪切破坏区,在施工中应对其采取针对性措施进行保护;该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义。     

土钉加超前支护桩复合土钉墙在基坑工程中的应用

随着高层建筑和地下空间的利用和发展,我国的基坑工程日益增多,传统土钉支护方法得到了广泛应用,而复合土钉支护作为对传统土钉技术的继承和发展,是一种新型,灵活多变,适用范围更广的岩土组合支护结构。本文结合某基坑工程案例,介绍了土钉加超前支护微型桩复合土钉墙支护在该工程中的应用。