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。     

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。     

深厚淤泥质土层复杂环境下大面积基坑支护研究

为解决复杂环境下大面积淤泥质软土深基坑工程的支护变形问题,以山东省东营市某高层住宅小区深基坑工程为研究对象,运用现场实测的手段,研究基坑不同开挖过程中地表的沉降变形、围护结构侧向变形和混凝土支撑的轴力变化过程。结果表明,不同开挖阶段,地表沉降均随着距离的增加呈现“勺”状,地表沉降峰值随着基坑工程开挖深度的增加而逐步向远离基坑的方向偏移,施工至基坑底部时地表最大沉降为9.8mm;不同开挖深度时,围护桩水平向变形均呈现“弓”字形,其水平向位移峰值出现在基坑开挖面附近,并随着基坑开挖深度的增加而增加,施工至基坑底部时地表最大沉降为10.2mm;在基坑开挖较浅时,基坑围护结构的轴力主要由第一道钢筋混凝土支撑承受,随后施作了第二道钢筋混凝土支撑,第二道支撑的轴力逐步增大并趋于稳定,而第一道支撑的轴力则逐步减小。     

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。     

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。     

基于有限元的深基坑阶式土钉墙支护稳定性分析

使用Midas/GTS软件进行数值仿真分析,研究某实际基坑工程在开挖过程中及结束后的变形规律,进一步分析不同土钉倾角及临时堆载条件对其稳定性的影响,得到如下结论：（1）基坑坡顶水平位移和侧壁水平位移均随着开挖深度的增大而增大,侧壁最大水平位移在距坑底6m的侧壁台阶处;坡顶沉降和坡底隆起也不断增大,坡顶最大沉降发生在堆载区域,坡底最大隆起发生在中部位置;（2）基坑不断开挖,土体卸荷效应明显,存在极大的坍塌风险,故应当及时采取相应措施进行支护;（3）台阶底部的第三排土钉轴力最大,侧壁水平位移也较大,应适当加强加密该处土钉;阶式土钉墙最大土钉轴力发生在台阶底部,普通土钉墙最大土钉轴力发生在坡脚处,故应重点考虑台阶底部和坡脚位置的支护加固;（4）土钉倾角和坡顶堆载对基坑稳定性有明显影响,提高土钉倾角、减少坡顶堆载可提高基坑稳定。     

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。     

多支护形式共同作用下深基坑力学性能研究

在开挖深度较大时,组合支护结构得到越来越多的应用,但设计中一般是将各种支护结构单独进行分析,没有考虑共同作用。以某深基坑为例,通过FLAC3D建立有限差分模型,分析了土钉、顶撑以及排桩联合支护下深基坑的稳定性,得到排桩水平位移、土钉轴力、支撑轴力的变化规律。研究结果表明:随着开挖的进行,支护结构受力增大,但土钉变化不大;超载使桩身位移变大,地表沉降增大;过大或过小的排桩嵌固深度不利于受力;土钉的长度应合理设置。     

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。     

深基坑支护结构力学与变形特性研究

文中对基坑支护桩的力学特性和变形规律做了研究,通过在支护桩与冠梁安装土压力盒与应力计监测基坑支护结构应力变化、侧向位移以及地表沉降。结果表明：角点土压力强度随开挖深度变大呈先增大后减小,弯矩随开挖深度增加而增加;基坑段中部土压力强度随开挖深度先快速减小再增大,弯矩随开挖深度增加先增加后减小。锚索轴力随时间变化一直维持在一个稳定状态,中间锚索轴力大于两边。基坑边长越大,支护桩顶侧向位移越大,且当测点与基坑边缘距离0.75倍的开挖深度时,地表沉降达到最大值。     

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。     

淤泥软土深基坑有限元模拟计算

当开挖地层范围内存在淤泥软土时,深基坑开挖的变形需要引起重视。对福州某深基坑工程开展有限元模拟,根据计算结果,分析了不同工况下支护结构的变形和受力、周围地表沉降、基坑坑内隆起等分布规律。在淤泥软土深基坑,支撑梁面的标高确定十分重要,合理的布置内支撑梁数量和间距,可显著减小围护结构的最大变形值。结果表明：基坑在不同工况下,随开挖深度的增加,第n+1道支撑梁的变形、轴力明显比第n道支撑梁大;第n+1道支撑梁的剪力比第n道支撑梁小;随着开挖深度加深,基坑坑底的隆起变形值逐渐增大;围护桩的最大位移值和弯矩值随开挖深度增加逐渐增大。施工支撑梁后,桩身最大位移和弯矩位于最下面一道内支撑和坑底的腰腹部位。基坑阳角部位和长跨度边的中间部位的变形最大,基坑的最大隆起变形主要发生基坑中部,距离围护桩越近,隆起变形值越小。     

深基坑吊脚桩支护结构设计优化与变形特性分析

以青岛某深基坑工程为例,应用数值模拟方法,对土岩复合地层中深基坑吊脚桩支护结构变形特性进行了研究。研究结果表明,中风化和微风化花岗岩层中常用的“微型钢管桩+锚索”支护结构可以采用“反压岩土+全粘结锚杆”支护结构进行优化;深基坑吊脚桩支护结构施工过程中,地表沉降量和桩身水平位移大多发生在上部土方开挖过程中,因此应在该过程中对基坑支护结构进行变形加密监测;地表最大沉降量出现在距离基坑侧壁约1/10 h(h为基坑开挖深度)位置,桩身水平位移最大值出现在地表以下约1/4 h深度处。     

三种支护形式应用于深基坑开挖的数值模拟对比分析

结合工程实例,运用有限元法,采用Drucker-Prager模型,对深基坑开挖与支护进行了数值模拟研究,得到了在纯土钉支护、预应力锚杆复合土钉支护和纯锚杆支护条件下,坑壁的最大竖直位移和最大水平位移、土钉和锚杆的最大轴力,并且对结果进行了比较分析。得出了随着基坑开挖深度变化基坑坑壁水平位移、土钉内力、锚杆锚固段轴力等的变化规律,可作为工程设计与施工的参考。     

风化凝灰岩土钉支护基坑工程的数值分析和模拟

基于具体基坑工程项目的现场地层土工参数,利用PLAXIS有限元软件对其进行数值模拟和分析,系统分析基坑开挖支护过程,风化凝灰岩中的土钉支护结构在基坑开挖过程的受力状况与稳定性、土体变形情况以及渗流场分布情况,展示了土钉支护结构的作用原理。研究结果表明,土钉支护结构的基坑开挖过程出现坑壁水平位移、基坑底部隆起、基坑周围岩土体沉降等变形现象,且基坑坑壁坡脚处剪应力集中、基坑内部产生渗流场等,分析也显示,基坑支护结构在开挖过程变形都在允许值范围内,未产生破坏。     

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。     

黄河冲积平原地区超大型深基坑开挖现场监测分析

介绍了黄河冲积平原地区某开挖范围为271 m×192 m,开挖深度为18.7～19.5 m,采用土钉、预应力锚索加钻孔灌注桩作为支护结构的超大型深基坑开挖现场监测实例,研究了超大型深基坑开挖过程中围护结构变形、地表沉降、锚索轴力的变化规律。研究表明：围护桩水平位移随开挖深度的增加而增大,围护桩最大水平位移随开挖深度的增加逐渐向深部发展。基坑外纵向地表沉降大致呈马鞍形分布,地表沉降最大值位于基坑中部附近,基坑角部沉降约为基坑中部沉降的33.9%,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围。基坑分层开挖过程中锚索轴力随开挖深度的变化而动态调整,下层锚索施工完成后,上层锚索的锚固力先减小后缓慢增长并最终趋于稳定。锚索钻孔和高压注浆施工过程中对周围已有锚索的扰动影响不容忽视。     

深基坑微型桩支护的模型试验研究

基于深基坑微型桩支护模型试验,研究深基坑开挖过程与基坑周边堆载时支挡体系和基坑边坡的力学响应特征及破坏规律。研究分析表明:开挖过程中,每级开挖面处桩体受力较大,开挖面以上土压力随着开挖深度的增加而逐渐减小,桩体弯曲变形显著,类似于悬臂梁受力弯曲,且随着开挖深度的增大,变形逐渐增大,开挖面以下桩体受力、变形变化较小;基坑周边堆载时,桩-土体系的破坏进一步加剧,基坑底面附近局部范围桩身弯矩变化较大,桩体剪切作用显著;整个过程中,基坑顶面首先发生破坏,地表产生裂缝且伴有土块脱落,随着开挖加载的进行,基坑边坡将产生多个滑裂面,呈叠瓦式排列。     

南京联强国际大厦深基坑支护设计与监测

南京联强国际大厦深基坑支护工程基坑深14.9m,上部采用复合土钉墙(深层搅拌桩加土钉)支护,下部采用钻孔灌注桩加两层钢筋混凝土支撑进行支护,一排三轴深层搅拌桩止水。通过对支护结构体系的计算和基坑监测结果分析得出:基坑支护桩桩顶水平位移时空效应明显;桩身弯矩实测值介于水土合算值与分算值之间,水土分算比较安全;基坑开挖过程中必须做好坑壁防渗措施,以保护基坑周围的道路或建筑物。     

竹桩-土钉复合支护体系承载特性研究

针对浅基坑工程中,单排桩或双排桩支护体系存在支护薄弱或过度支护的问题,通过室内模型试验,对比研究了常规单排桩和齿状竹桩分别与土钉组成的复合支护体系的受力特点,分析不同复合支护结构下桩体受力、地表沉降、桩顶水平位移和土钉轴力的分布及变化规律。研究发现:齿状排桩复合支护结构中桩体承担荷载较大,最大正弯矩为263.04 N·m,最大负弯矩为198.25 N·m,但仍远小于单排桩复合支护结构的弯矩最大值。同时齿状排桩支护结构对桩顶位移的约束能力要优于单排桩支护体系。而两种支护结构下的土钉轴向应力均呈"中间大,两边小"的分布规律,且新型支护结构中的土钉的极限抗拔力较大。初步表明齿状排桩-土钉复合支护体系可应用到浅基坑支护中,支护效果比传统单排桩复合支护体系好,满足基坑开挖的临时性支护要求。