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...     

土钉支护的离心模型试验研究

土钉由于其施工简便、经济高效,已做为原位土体加固和支护技术被广泛应用。但是对于土钉加固机理的了解还有待于深入研究。中国建筑科学研究院地基所和清华大学共同完成了土钉支护机理的离心模型试验研究。采用清华大学中型土工离心机进行了8组土钉支护基坑的离心模型试验。离心模型试验研究表明,土钉能够显著提高基坑土体的稳定性。土钉长度和密度对支护基坑土体的稳定性影响非常显著。在本文所研究的土性和基坑条件下,当土钉最大长度和基坑高度之比(L/H)为0.48和0.8时,基坑土体基本不会发生整体剪切破坏。土钉支护土体发生外部整体剪切破坏的条件是高密度布置短钉情况,土钉支护土体发生内部钉筋拔出破坏的条件是稀疏布置长钉情况。     

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。