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。     

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。     

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。     

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     

深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟与优化

为解决现有基坑开挖施工中存在支护桩设置不合理,造成地表沉降过大,影响施工质量的问题,开展深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟与优化研究。结合深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟得到的结果,对支护桩间隔距离、支护桩嵌固深度进行优化。采用优化后的施工方案可以实现对基坑地表沉降量的有效控制,提升工程整体施工质量。     

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。     

小直径支护桩与土钉墙组合支护结构在某基坑工程中的应用

土钉墙与桩锚组合支护结构广泛应用于深基坑支护工程中,它相对于纯土钉墙能有效的控制基坑的变形,相对于纯支护桩又能有效地降低工程造价。     

疏排桩-土钉墙组合支护基坑整体稳定性分析

疏排桩-土钉墙组合支护是疏排桩与土钉墙组合形成的一种新型支护形式,是复合土钉墙发展的趋势之一。目前这一支护结构已在工程中应用,但对其的整体稳定性分析,目前尚未有统一的较好的理论分析方法。分别采用刘斌（2011）方法和有限元强度折减法计算疏排桩-土钉墙组合支护基坑的整体稳定性安全系数,并将两种方法的计算结果与离心机试验安全系数以及滑裂面位置进行对比分析。对比结果表明,采用刘斌（2011）方法计算得到的安全系数比强度折减法的计算值更接近于试验值,刘斌（2011）方法更适用于疏排桩-土钉墙组合支护的整体稳定性分析。     

疏排桩-土钉墙组合支护结构的计算参数与支护特性

基于疏排桩间抛物线土拱轴线和平面主动滑裂面的假设,建立了疏排桩-土钉墙组合支护结构的荷载分担和整体稳定计算模型,得到了相应的计算公式.参数分析表明:疏排桩-土钉墙组合支护结构的支护特性介于疏排桩与土钉墙的支护特性之间,且随参数变化表现为以疏排桩或土钉墙的支护特性为主导.建议在应用当中,根据工程条件,选择其主导特性进行设...     

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。     

支护桩与地下主体结构相结合的永久支护结构

为研究基坑支护桩在永久工况下的使用价值,对济南市某基坑桩锚支护结构进行永久化设计,通过设置支撑构件将支护桩与地下主体结构相连,形成共同抵抗坑外侧向土压力的永久支护结构体系,借助PLAXIS-3D有限元软件对该结构进行全工况模拟。结果表明:永久支护结构可有效减小地下室外墙土压力,基坑外侧土压力主要由支护桩承担,地下室外墙只承担少量回填土体的侧土压力,只需按构造要求设计;换撑之后,桩身弯矩和基坑外地表沉降均有明显增加,对支护桩受力和周边建筑环境均产生不利的影响,对支护桩设计提出更高要求;裂缝计算结果显示支护桩满足现有规范对混凝土结构耐久性的要求,为永久支护结构的推广奠定基础。     

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。     

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。     

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。     

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+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。     

悬臂排桩支护基坑沿长度方向连续破坏的机理试验研究

大长度基坑发生了一些沿长度方向上由局部破坏引发数10 m至100 m以上的连续破坏事故,然而基坑连续破坏的发生及终止机理却少有研究。设计了悬臂排桩支护基坑局部支护桩破坏倒塌的模型试验,对局部破坏引发的土压力和支护结构内力变化等规律等进行了研究,在此基础上进行了局部破坏引发支护桩连续破坏的试验。结果表明,基坑局部垮塌会引起邻近桩的土压力和桩身内力瞬间增大,随后坑外土体滑塌进基坑内,造成邻近支护结构主动区卸载,但此卸荷过程相对滞后。当局部垮塌引发的荷载传递系数大于邻近桩的承载力安全系数时,将会导致基坑连续破坏。连续破坏发生后,随着破坏范围增大,土体滑塌引发的卸荷使得土拱效应不足以继续导致支护桩出现破坏时,连续破坏将自然终止。试验还表明,在一定局部破坏长度范围内,局部垮塌长度越大,荷载传递系数和影响范围越大;围护桩嵌固深度越小,即支护桩抗侧移刚度越低时,荷载传递系数越小,但局部破坏影响范围较大。     

复合土钉墙现场测试及数值模拟分析研究

整理分析了济南西部新城某地下车库基坑的复合土钉墙支护结构现场监测数据,采用有限元软件ABAQUS建立基坑支护结构单元三维模型,模拟了其开挖支护施工过程,动态分析基坑边坡坡顶地表水平位移、沉降变化规律,并与现场监测值进行对比,分析了微型桩与止水帷幕对复合土钉墙的影响。表明由土钉、止水帷幕、微型桩、预应力锚杆与土体相互作用的有限元力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,结果可供同类复合土钉墙设计施工提供参考。     

兰州某深基坑在降水下支护结构性能分析

为探讨兰州地区土钉加桩锚组合式支护结构在降水作用的结构性能。文中以兰州某深基坑工程为研究背景，采用PLAXIS 2D对基坑工程进行了考虑降水和未考虑降水两种工况的数值分析。结果表明上部土钉墙、下部桩锚支护结构体系在开挖支护过程中，两种不同的支护体系中土钉墙部位整体位移较大，桩锚支护部位整体位移较小；在未考虑降水作用下桩身嵌固段弯矩比考虑降水作用下的大，开挖深度范围内桩身最大弯矩数值小于考虑降水作用下桩身弯矩数值；基坑地表竖向沉降影响范围约为1.5倍基坑深度的范围内；滑动面绕过排桩桩底形成了贯通的滑动区。