桩锚支护结构有限元分析

通过三维有限元软件ADINA软件,对基坑以及桩锚支护结构进行了三维模拟分析。结果表明,随着基坑开挖深度的增加,桩身中部和桩的顶部有较大的变形。随着施工步序的增加,桩身的最大水平位移逐渐下移,桩身的水平位移曲线有明显的极大值点,桩的最大水平位移发生在桩身2/3处。桩身弯矩变化的主要原因是侧向土压力随着开挖深度的增加而不断增大。在支护结构中,当锚杆发挥作用后,水平位移由于主动土压力增大而受到限制,而后随着土方开挖,周围土体竖向位移又继续增大,直到开挖结束后周边地表的竖向位移趋于稳定。在基坑开挖过程中,土压力随着基坑深度的增加而增大,锚杆与土体之间产生摩阻力,从而使轴力变大。     

冻、融土中桩的水平受力特性模型对比试验研究

通过模型试验,对不同温度条件(室温条件(20℃)、冻结条件(-10℃)、融土条件)下的饱和砂土分别进行桩头位移-水平荷载关系、桩身弯矩和挠度分布规律以及土体的刚度变化等桩-土相互作用等的研究。此外引入工程中常用的m法进行对比验证,探讨m法的适用条件。研究发现:室温土中桩在小荷载作用下产生明显的桩头侧移和挠曲变形,桩身弯矩呈现自上而下先大后小的分布规律;冻土中形成的大量冰胶结物使土体刚度得到极大提高,大荷载难以使桩基发生大的变形和侧移,桩身最大弯矩埋深显著减小;上层融土降低了桩头位置土的刚度,使得桩显示出室温土与冻土的双重性质,桩身弯矩最大值较室温土、冻土条件下更大,其埋深较冻土中大;在多年冻土区进行桩基施工应当重视冻土层的保护;m法在常温土中具备很好的安全性和适用性,但在冻、融环境下应用时差异较大。     

桩锚复合土钉支护基坑变形试验分析

以北京某实际工程为研究背景,对桩锚复合土钉支护形式基坑侧壁位移进行现场监测试验,分析基坑开挖时基坑侧壁及周围土体的位移变化规律.试验结果表明:桩锚复合土钉支护基坑侧壁位移随基坑开挖深度的增加而逐渐增大,当第一道预应力锚杆施工完成,基坑侧壁位移变化速度有所减缓,施工完成以后,基坑侧壁位移变化趋于稳定.基坑周围深层土体的最大位移并没有出现在地表,而是在地表以下-2.5m处,整体呈现“鼓肚”的形式.     

预留土和桩锚结构联合支护下基坑的力学性状

桩锚结构在基坑支护中应用广泛,但在其设计计算时往往以经验为准,存在一定的盲目性和不确定性。依托在建工程,通过数值模拟分析了预留土作用下桩锚结构设计参数的变化对基坑力学性状的影响。结果表明：基坑支护桩的最大水平位移发生在桩顶,桩底的位移非常小;基坑周边地表沉降呈槽形分布,最大沉降在距离基坑边缘5 m左右的位置;弯矩分布曲线沿桩身有2个峰值点,峰值点大概位于桩顶以下3 m和10 m处;当锚索锚固角为15°时,桩身水平位移和弯矩、基坑周边地表沉降都比较小;锚索锚固点距离桩顶越远,桩身水平位移、基坑周边地表沉降越大;当预应力大于200 kN后,桩身水平位移和弯矩、基坑周边地表沉降几乎不再减小。     

深基坑开挖对坑底桩受力变形特性的影响研究

随着基坑开挖深度不断加大,基坑开挖过程对已施工坑底工程桩的受力和变形影响不容忽视,针对该问题,对深开挖条件下桩基进行了桩身内力及位移的工程现场实测。对比分析不同位置及不同长度的坑底桩基在开挖过程中的受力和变形规律。结合工程建立三维数值分析模型,基桩采用钢筋混凝土损伤模型,探究了基坑开挖深度、桩的相对位置等因素对桩身轴力、桩土侧摩阻力和桩身刚度的影响规律。结果表明：基坑开挖过程中,桩身受拉力作用;桩身混凝土在产生塑性应变前,桩身拉力随开挖深度增加逐渐增大;桩身混凝土应变超过极限拉应变后,拉力开始逐渐降低,桩身塑性区侧摩阻力变化显著。此外,坑底桩位置和桩长是影响其受力变形特性的重要因素。相同位置处,长桩的桩顶竖向位移更小;靠近基坑中心部位的桩顶竖向位移大,桩身塑性拉应变区较大。     

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。     

盾构掘进施工对周边单桩变形影响研究

针对苏州轻轨1号线盾构隧道区间施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构隧道施工对周边单桩变形的影响,结果表明:盾构隧道施工过程中,桩身横向位移在隧道中心位置处最大;盾构切削面距离桩体9 m、6 m时,桩身的横向位移较小;随着盾构机进一步掘进,桩身横向位移全部偏向隧道,桩身位移曲线严重弯曲;当盾构切削面越过桩基3 m后,桩身横向位移变化较小,竖向变形沿桩身变化较小;随着盾构机掘进,其值逐渐增大。当桩长增加时,桩底的横向位移、竖向位移均随之减小,桩长对桩身沉降的影响比较明显。盾构正下方穿越单桩时,桩身竖向位移大于沿隧道轴向位移,桩底与盾构顶部的施工安全距离约为3 m。     

严寒地区超期超深基坑检测及治理技术

超深基坑支护是基坑工程的关键工序之一,尤其在北方严寒地区,超深基坑工程多数为跨年度越冬工程,基坑支护结构本身及其锚固土体易受冻融作用影响,冻融前后支护结构及土体的物理、力学性质变化造成深基坑边坡失稳,导致基坑工程事故发生。在基坑外侧的土体,由于冻渗的作用产生融沉现象。为保证基坑的安全稳定性,越冬后需对基坑的安全性进行评估,采取适当加固措施。     

低温多年冻土地基大直径钻孔灌注桩未回冻状态承载性质试验研究

 多年冻土地基由于大直径钻孔灌注桩桩身混凝土水化热造成桩周冻土融化,而桩体混凝土灌注初期桩土体系不具备冻结强度,导致钻孔灌注桩初期承载力很低。研究低温多年冻土地基大直径钻孔灌注桩未回冻状态的承载力和变形性质,可为工程施工工期安排提供技术依据。结合青藏铁路索南达杰特大桥工程进行低温多年冻土大直径钻孔灌注桩地温测试及现场静载试验,为此设置桩土界面测温孔(SB)、桩侧测温孔(SC,距离桩壁30 cm)以及未受施工扰动的基准地温孔(JZ)。获得夏季灌注桩混凝土入模温度为11 ℃,不同龄期桩土体系的地温分布,并分析桩土体系的回冻过程。测试数据表明：混凝土灌注完成30 d以后,桩顶至地表下2 m为正温,地表下2 m到桩底桩身表面均为负温,在－0.43 ℃～－1.26 ℃范围内变化;灌注50 d以后,桩土界面地温逐渐降低,为－1.0 ℃～－1.85 ℃,与未受扰动天然地基地温相比,桩土体系尚未完全回冻。同时进行不同地温条件下基桩的现场静载试验,分析竖向承载力、变形及桩侧摩阻(或冻结力)分布特性。当加载到最大荷载(7 600 kN)时,桩顶竖向位移达到4.93 mm,卸载后未恢复的变形为1.01 mm,说明低温多年冻土地基钻孔灌注桩在未完全回冻状态下(试桩龄期30 d)基桩具有较高竖向承载力,且变形量小。     

岛状多年冻土地区桥梁桩基回冻后承载力的静载与动测对比试验研究

为了准确掌握岛状多年冻土地区桥梁钻孔灌注桩的回冻时间及桩基回冻后的承载力,在岛状多年冻土地区选择2个试验地点,每个试验地点浇筑了2根15 m长的试验桩,并在其中一根试验桩处布设温度监测系统,采集桩基回冻过程中的温度数据,根据温度监测结果判断桩基回冻状态,在桩基完成回冻后进行静载与动测试验,测出桩基极限承载力。监测及试验结果表明:试验桩所在区域岛状多年冻土地温约为-1.9℃,桩基完成回冻后桩身内部温度与桩侧1 m处的土体温度变化趋势相同,相同深度处的温差小于0.1℃;用静载法实测出的各土层回冻后的桩侧摩阻力值修正高应变动测法桩–土力学模型中的土层参数,计算曲线与实测曲线拟合较好;动测与静载试验所得到的桩基极限承载力误差为3.91%,试验结果相符合。研究成果可为类似冻土条件下的桩基设计及承载力检测提供理论依据。     

基坑群间有限土压力及支护结构相互作用研究

随着地下空间开发的不断深入,城市密集区基坑群不断涌现,相邻基坑同步开挖时基坑间留有有限宽度土条的现象越来越普遍。采用微分体受力平衡的方法,基于极限平衡理论,利用力的平衡方程和微分方程,推导出两个相邻围护结构间有限土体土压力的计算公式。结合火车东站与有限元数值模拟研究发现,随着基坑开挖深度的增加,围护墙的侧向位移和桩身弯矩不断增大,基坑东西两侧围护墙分别在50.0 m和31.0 m深度处桩身弯矩达到最大值,在33.0 m深度处侧向位移达到最大值。A、B基坑的同时开挖,使坑间地表沉降产生叠加效应。土方开挖完成,地连墙上部大约15.0 m深度范围内的坑间有限土体土压力呈现被动土压力特征。     

桩锚-帷幕联合支护体系在深基坑工程中的应用

通过某深基工程实例,对桩锚-帷幕联合支护体系的设计方法和控制要点进行研究,并结合现场监测数据进行分析,探讨桩身及土体的水平位移和沉降、锚索内力以及基坑周边水位的变化规律。实践证明,桩锚-帷幕联合支护体系不仅能够保证基坑稳定,还能满足变形控制的要求,其成功经验可为类似工程提供一定的参考。     

喷锚支护法在基坑抢险加固工程中的应用

某局综合生产大楼,高17层(地下二层),基坑深约7.0m,其平面形式见图1,其中西侧壁原设计采用Φ600钢筋砼灌注桩(悬壁设计)支护,间距1.1m,其它三面均采用双排,深层水泥搅拌柱支护,在基坑土方施工接近尾声,正在人工清底时,西侧壁桩突然发生倾斜,3昼夜桩顶发生位移约100—250mm,(在施工过程中最大位移达到300mm)。桩间大量稀泥涌出(约80m~3)个别桩身开裂、破坏,侧壁土体已失稳下沉,(约10cm),其基坑西边平房发生外墙倒塌破坏。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明:满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%～20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4～0.45倍基坑深度。     

深基坑护坡桩土压力的工程测试及研究

本文通过对粘性土基坑支护工程及室内模型试验中上压力、桩背土体变形、护坡桩内力与水平位移等实测资料的研究,重点分析了悬臂桩在基坑开挖后土压力分布形态的变化与土体变形情况,探讨了护坡桩的破坏机理,并提出由于桩的位移与土体变形的不协调,造成桩与桩背土体之间裂缝的向下延伸,使土压力作用点下移,从而使桩身受力减小的观点.     

某塔深基坑安全监测与分析

某塔基坑采用桩锚支护进行中心岛放坡开挖,对其超大超深基坑的支护结构水平位移及变形、孔隙水压力、土体侧向位移及土压力、地下水位、基坑周边地面沉降、锚杆拉力等进行长达400多天的监测。结果表明,浅部土方开挖时,支护桩沿不同深度的水平位移量较小,基本呈线性变化;随着土方开挖,开挖处相应支护桩桩身的水平位移持续增大,当进行锚杆张拉后,由于受到锚杆的约束作用,支护桩水平位移速率明显减小;基坑开挖到底后,支护桩的水平位移速率下降,基本趋于稳定。随着基坑土方开挖,支护桩顶各位移监测点及基坑周边地面各沉降监测点的变化量相应增大;在地下室施工至±0.00m,位移变化及沉降变化均呈收敛趋势。除锚杆的应力有一定程度的增加外,其他监测参数的变化都较为均匀。     

基坑工程中支护结构受力特性及最优桩间距的研究

文章依据某基坑工程为背景,结合现场实测资料,利用大型数值分析软件MADAS/GTS开展最优桩间距的研究,结果表明:其一,桩身水平位移呈中间和顶部较大,底部较小,桩身位移主要发生在开挖面以上范围内,最大值为发生在约开挖深度1/3处.其二,桩身剪力、弯矩的最大值均随基坑桩间距的增大在增大.其三,建议该基坑工程采用的合理桩间距为3～4 m.     

后排桩长度变化对双排桩的影响分析

基于有限元方法探讨了后排桩长度变化对双排桩变形与稳定的影响。结果表明：后排桩长度越大,前排桩与后排桩的水平位移、前排桩的轴力越小;但当后排桩长度达到一定值后,土体的水平位移与竖向沉降、前排桩的轴力受后排桩长度变化的影响非常小;双排桩中前排桩承受压力,后排桩承受拉力,前排桩的轴力最大值发生在基坑坑底位置处,后排桩的轴力最大值发生基坑顶部;后排桩长度变化对前排桩弯矩与剪力的影响相对较小。     

软土地区基坑中的木桩加固技术

上海某工程项目基坑具有形状不规则、开挖面积大、开挖深度深的特点.由于基坑一侧围墙外堆载有约高2m的绿化种植土,为减小土体位移,采用了在部分区域三级土坡底加打130根圆木桩的方法,短时间内减小了基坑变形,确保了基坑安全.该方法也可供相关工程作参考.     

软土地区深大基坑工程施工监测分析技术研究

软土地区深大基坑施工对周边环境的影响机理十分复杂。以软土地区深大基坑工程为背景,采用现场监测的方法,探索了软土地区深大基坑工程施工对基坑周围环境的扰动影响,研究了深大基坑开挖过程中基坑的变形、支撑轴力以及基坑周围孔隙水压力随开挖的变化规律。研究表明:由于基坑开挖引起的应力释放,使基坑底部土体隆起,诱发基坑周围土体向基坑方向松动;地表竖向位移叠加效果随着开挖深度的增加而减小,最大竖向位移的位置在两基坑的中间处,随着施工的持续,其对地下连续墙的影响基本消失;孔隙水压力随时间增长急剧减小,此后一直保持稳定。研究成果可为今后此类施工提供理论依据和前期指导。