疏排桩-土钉墙组合支护结构排桩荷载分担比试验研究

对10个疏排桩-土钉墙组合支护结构进行离心机模型试验。基于试验结果,提出排桩荷载分担比的计算模型,探讨排桩荷载分担比的变化规律以及影响因素,并提出简化计算式。研究结果表明:当基坑挖深较小时,支护结构的荷载主要由土钉墙承担,排桩承担的荷载较小,随着开挖深度的增加,土拱效应将支护结构范围内的土压力不断传递给桩身,排桩承担的荷载越来越多,最多可达到总荷载的90%以上;增加土钉长度、减小土钉间距既可有效减少排桩分担的荷载,同时还能明显提高整个支护结构的整体稳定性;当桩间距在一定范围内时,增加桩间距能减小排桩荷载分担比,但是桩间距过大会明显降低整个支护结构的稳定性;土钉竖向间距对排桩荷载分担比的影响比土钉水平间距更为明显。     

土钉墙在疏排桩支护基坑中的加固效果试验研究

采用同济大学中型岩土离心机进行9组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验。基于离心机模型试验结果,探讨土钉墙在疏排桩支护基坑中的加固效果,并推导土钉墙支护刚度的简化计算公式,研究土钉墙支护刚度对疏排桩-土钉墙组合支护结构支护特性的影响规律。研究结果表明:在疏排桩间设置土钉能有效减小支护结构地表沉降,土钉越长、间距越小时支护结构地表沉降值也越小,加密土钉间距比增加土钉长度对减小支护结构地表沉降更为有效;设置土钉能显著减小支护桩的桩身内力和变形,随着土钉长度的增加和土钉间距的减小,排桩的桩身内力分布规律逐渐由悬臂排桩支护特性向带支撑的支护桩特性转变;通过设置土钉不仅能提高支护结构的稳定性,还能改变支护结构的破坏模式,随着土钉墙支护刚度的增大,会使土钉墙的支护特性得到增强,形成以土钉墙支护特性为主导的疏排桩-土钉墙组合支护结构,相反,则以疏排桩支护特性为主导。     

疏排桩-土钉墙组合支护结构工作原理

针对新型疏排桩-土钉墙组合支护结构,以疏排桩间抛物线土拱轴线和平面主动滑裂面假设为基础,阐述了疏排桩-土钉墙组合支护原理,对支护结构拱前滑裂土体失稳破坏、土拱自身强度与失稳破坏和结构整体失稳破坏三种破坏模式进行了探讨,推导了土钉墙荷载分担比、局部稳定性和整体稳性计算式。参数分析表明：土钉墙荷载分担比随土体强度的提高而减小,随疏排桩间距与基坑深度比值的增加而增加,支护结构稳定性随疏排桩间距与基坑深度比值的增加而减小,随土钉长度与基坑深度比值的增加而增加。并通过工程实例验证了建议方法的合理性。图12表1参9     

疏排桩-土钉墙组合支护结构离心模型试验研究——稳定性与破坏模式

疏排桩-土钉墙组合支护是疏排桩与土钉墙相结合的一种新型支护形式,它不但充分利用了排桩抗弯能力强的优点,同时有效地克服了疏排桩桩间距受桩间土体失稳的限制和土钉墙变形难以控制的缺点.这一新型组合支护结构目前在工程中已有广泛应用,但是对于疏排桩-土钉墙组合支护结构的加固机理和破坏模式还有待于深入研究.采用同济大学中型岩土离心机进行了7组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验.离心机模型试验结果表明,疏排桩-土钉墙组合支护基坑的整体稳定性较疏排桩支护和土钉墙支护都有显著提高.疏排桩-土钉墙组合支护结构中土钉的长度和布置间距,以及排桩间距对支护基坑的稳定性影响非常显著.     

疏排桩–土钉墙基坑支护中土钉墙加固效果试验研究

采用同济大学中型岩土离心机进行了5组疏排桩–土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验。离心机模型试验结果表明:组合支护结构中土钉能够显著提高桩间土体稳定性。土钉长度对疏排桩–土钉墙组合支护基坑稳定性、破坏模式以及桩间土拱效应影响显著。在本文研究的土性和基坑条件下,当土钉长度和基坑高度之比(L/H)为0.33时,桩间土拱效应明显,桩间土体滑裂面形态与疏排桩支护结构形似,当L/H为0.67时,桩间土拱效应不明显,滑裂面形态与土钉墙支护结构相似。随着土钉长度的增加,疏排桩–土钉墙组合支护基坑中的排桩内力逐渐减小。     

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。     

地下增层h型双排桩支挡体系模型试验研究

针对地下增层基坑支护问题,提出既有-新增排桩组成的h型双排桩支挡体系。建立室内大比尺模型试验,以排间距为参数,研究h型双排桩中既有和新增排桩桩身受力随挖深变化规律。结果表明增挖施工时新增排桩上部出现正向弯矩,下部出现负向弯矩。一定范围内,排间距增加可优化新增排桩桩身受力状态;既有和新增排桩可互相分担荷载,提高支挡结构整体稳定性;总挖深达到既有排桩桩底深度时,既有和新增排桩桩身弯矩前后呈现明显不同增长态势。     

疏排桩-土钉墙组合基坑支护结构设计与实践

针对新型疏排桩-土钉墙组合基坑支护结构,以土拱效应分析为基础,阐述疏排桩-土钉墙组合支护技术的基本原理,通过建立平衡条件,推导拱前土体所产生的土压力,以计算疏排桩与土钉墙的荷载分担比例。基于对疏排桩-土钉墙组合支护结构不同潜在滑裂面的假定,对支护结构的拱前土体失稳破坏、土拱自身强度破坏与失稳破坏和结构整体失稳破坏三种破坏模式进行探讨,推导局部稳定性和整体稳定性验算公式。结合对实际工程的验算,说明该计算方法的合理性,具有工程应用价值。     

土钉墙桩排组合支护基坑土压力和变形分析

土钉墙和桩排组合支护是基坑工程中一种新的挡土形式,其上部的土钉墙和下部的桩排协同作用,使得它受到的土压力和发生的变形既不同于土钉墙,也不同于桩排支护。针对这种组合支护一基坑实例,用三维数值模拟实验方法,探讨了空间受力与变形的特征。分析结果表明,这种组合支护: (1)实际受到的土压力与由郎肯理论确定的土压力不相同,文中给出了修正系数。与单纯的桩排支护相比,它的被动土压力增加约20%,而土钉墙面层最大土压力则减少了近50%; (2)发生的最大变形与本文提出的组合支护无量纲整体刚度系数相关。相同地质条件下,当整体刚度系数从4 000增加到5 000时,组合支护变形有明显减少的趋势。     

土钉墙与桩锚组合支护机理与稳定性分析

在介绍土钉墙与桩-锚组合支护结构特点的基础上分析了其作用机理;从土钉墙、桩-锚支护结构和组合支护结构等方面对土钉墙与桩-锚组合支护结构稳定性进行了分析.     

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。     

既有建筑地下增层双层悬臂排桩承载性状及优化分析

在既有地下室以下增设地下空间，常面临既有支护与新增支护构成双层支挡结构的开挖工况，这是传统开挖设计方法未涉及的新问题。基于室内模型试验结果，采用有限元分析该特殊支挡结构承载机理和破坏模式，以及既有-新增支护桩排间距、长度比等参数对基坑安全系数和支挡结构受力分担的影响。研究表明：随排间距减小，基坑安全系数不断增大，新增支护桩由主动区土置换体转变为主要受荷结构，双层支挡结构产生整体倾覆破坏；排间距较大时，既有支护桩单独发生倾覆破坏，土体滑移面被限制于排间土体，而新增支护桩及其桩背土体受影响较小。在一定长度范围内，新增支护桩桩长的增加可明显提升基坑安全系数及其受力分担效果，且排间距越小其作用越明显。通过对新增-既有两级支护桩的弯矩最大值差值、总和及支护安全系数的综合评价，得到新增支护桩布置的最优方案。     

长短桩组合路堤桩荷载分担规律离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和三维有限元法,探讨路堤荷载下长短桩组合路堤桩的荷载分担规律。共进行4组离心模型试验,得到不同桩长比时长桩和短桩的桩土应力比随分级加载过程的变化曲线,以及相应的长桩和短桩桩身轴力的传递规律。基于离心模型试验的基本参数建立三维有限元模型,采用Gibson地基模拟离心场中软土地基强度沿深度方向逐渐增大的特性。计算结果与离心模型测试结果的对比验证模型建立的合理性;并且进一步研究长短桩组合路堤桩应用于存在持力层时的层状地基中的桩土荷载分担规律。研究结果表明:随着荷载的增加,长桩分担的荷载逐渐增大,而短桩和桩间土分担的荷载逐渐减小,且都趋于稳定值;桩长比越大,长桩分担的荷载越大;存在持力层时的层状地基更有利于长短桩组合路堤桩加固效果的发挥。     

Internal force calculation and supporting parameters sensitivity analysis of side piles in the subway station excavated by Pile-Beam-Arch method

The Pile-Beam-Arch (PBA) excavation method is widely used in subway station construction for it greatly reduces ground settlement caused by excavation. The stress state of side piles is extremely complex in the supporting system of the subway station excavated by PBA method. This paper deduces the internal force calculation formula for side piles under the most unfavorable loading state with the vertical force considered. Testing apparatus which can model the actual loading state of side piles are designed. Single-factor sensitivity analysis is conducted by means of the reduced-scale model test and numerical simulation to study the three supporting parameters (i.e. pile diameter, pile spacing and buried depth). Results indicate that: the additional bending moment induced by the vertical load at the pile top should be considered in internal force calculation of side piles; values from the deduced theoretical calculation formula agree with the test values; horizontal displacement of the pile body reduces significantly and the bending moment increases greatly with the increase of pile diameter or the decrease of pile spacing; the pile bottom basically meets the constraint condition of the fixed end when the buried depth is two times of the excavation depth. Under the test conditions of this paper, critical sensitivity values of three supporting parameters, i.e. pile diameter, pile spacing and buried depth, are respectively 32 mm, 2d (pile diameter) and 2h (excavation depth). It’s more economical and effective to adopt the scheme of increasing pile diameter than the scheme of narrowing pile spacing when there’s a high requirement for displacement control of side piles.     

毛竹复合土钉墙施工技术

毛竹复合土钉墙基坑支护以毛竹取代钢质土钉,用竹篾网取代钢筋网,基坑坡脚的毛竹排桩与毛竹土钉一起构成复合土钉墙结构。与国内外常规土钉墙相比,可降低支护成本30%-50%,大幅减少用钢量、降低碳排放,不仅符合低碳、绿色、环保和可持续发展的国策,而且具有很好经济和社会效益,是基坑土钉墙技术上的重大突破。文章详细阐述了毛竹复合土钉墙基坑支护施工中,毛竹土钉的毛竹选材与砍伐要求、制作工艺、安置方法、面层竹篾网扎制方法、挂网喷砼面层与毛竹土钉锚头的连接工艺、侧壁坡脚毛竹排桩的设置等施工技术问题。     

Influence of deep excavation induced ground movements on adjacent piles

In urban areas, excavations for cut-and-cover tunnels and basement construction cause detrimental effects on adjacent existing piles. Hence quantifying the excavation induced lateral deformations and bending moments on piles are important to ensure the stability of structures. In this paper, behaviour of a single pile subjected to excavation induced ground movements is analysed using the finite element method, which has the ability to simulate the construction sequence comprising soil excavation, deformations due to dewatering within the excavation and installation of struts. A fully coupled analysis is carried out based on the effective stress principle. The numerical model was verified using the centrifuge test data found in the literature. A parametric study was carried out to establish the excavation induced pile behaviour varying the depth of the excavation, soil properties, wall support system, pile fixity conditions and pile location with respect to the excavation. Increasing axial load does not have a significant influence on the pile behaviour. However, pile head fixity condition, and stiffness and spacing of the wall support system have a significant influence on the pile behaviour adjacent to the excavation. Finally, based on the parametric study, a set of design charts are developed to predict the pile behaviour by taking into account the depth of excavation, undrained shear strength, width of the pile, spring stiffness, spacing of vertical supports, and unsupported depth of the excavation. The capability of the proposed design charts are demonstrated using a three-dimensional finite element analysis, a case study from the literature and a previously published simplified analysis procedure.     

集约式微型桩群水平承载性能试验研究

 对矩形布置的集约式微型桩群支护体系采用分级加载的方法,进行水平荷载原型试验及数值计算,研究滑坡推力作用下集约式微型桩群抗滑作用机制,并分析桩间土体参数、桩身强度、桩排间距等设计参数变化对桩群水平承载性能影响的敏感程度。结果表明,在滑体介质为粉质黏土的地层中,当滑坡推力超过某一定值时前排桩才会发挥支挡作用,桩群前方土压力峰值的位置深于桩群内部,微型桩群与土体水平荷载分担比约为7：3;控制最佳排间距,相比优化其他设计参数对提高集约式微型桩群水平承载力、减小桩顶位移效果明显。试验成果为深入分析集约式微型桩群的抗滑机制和优化工程设计提供了参考。     

复合土钉墙技术在深圳的应用与发展

复合土钉墙是一种新型的支护结构,在深圳地区基坑工程中得到了广泛应用。文中介绍了复合土钉墙在深圳地区的发展和应用情况,总结了土钉墙 止水帷幕 预应力锚杆、土钉墙 预应力锚杆、土钉墙 微型桩 预应力锚杆、土钉墙 止水帷幕 微型桩 预应力锚杆等四种最常用的复合土钉墙形式,对它们的设计计算方法及构造型式进行了论述,结合工程实例,对复合土钉墙在复杂地质条件下的使用状况进行了阐述。