深基坑内支撑支点水平刚度系数的解析解计算方法研究

排桩(墙)加内支撑结构是深基坑支护常采用的支护结构,内支撑支点水平刚度系数是支护结构设计计算的重要参数之一。基于受压杆件的应力应变线弹性理论和变形协调假定,对水平对撑(简称对撑)、水平对撑带八字撑(简称八字撑)、水平斜撑(简称斜撑)、水平角撑(简称角撑)、竖向斜撑、水平环形撑(简称环撑)、带放射撑的单环环形撑(简称单环撑)以及带放射撑的多环环形撑(简称多环撑)等8种基本内支撑结构的支点水平刚度系数进行了解析解的推导,提出了8种基本内支撑结构的支点水平刚度系数的计算公式,利用算例对其中常见的四类内支撑结构的支点水平刚度系数进行了演算,并采用有限单元法进行了复核,结果表明,解析解与有限元法计算的结果相符程度较好,解析解可作为支护结构单元计算的初始输入数据。补充完善了现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120—2012)仅提供了水平对撑的支点水平刚度系数计算公式的不足,可供深基坑工程设计、施工人员参考。     

软土基坑土钉与排桩联合支护的设计

在软土地区的一层地下室基坑中,通常采用排桩加内支撑方案,但造价高且地下室施工不方便;如采用土钉支护,虽然造价低却会产生较大的位移.而采用土钉与排桩联合支护,可以结合两者的优势,但需要合理的设计方法.文章通过对工程实例的反馈分析,提出采用折减后的土钉水平刚度系数进行弹性支点法设计.     

超高层建筑深基坑排桩支护结构受力模拟

为保证工程施工的安全性，对超高层建筑深基坑排桩支护结构进行受力模拟，基于数值模拟分析方法，计算前排桩在后排桩影响下受到的土体压力与后排桩在刚度结构下的侧向压力，并设置相应的双排桩支护比例修正系数；建立超高层建筑等效弯矩模型，通过双排桩直径等效结构得到支护结构的整体抗弯刚度，进而获得深基坑排桩支护结构受力模拟方法。结合工程实例中分别分析七个施工步骤下基坑的变形情况，由实验结果可知，在施工逐步推进的同时，基坑周边土体的最大水平位移、基底竖直位移以指数形式逐渐增加，而基坑排桩沉降值却不会随之发生变化。由不同支护结构支撑内力的变化可知，三道钢支撑轴以及围护桩基会对深基坑起到一定的支护作用，对稳定周边土体存在正向促进作用。     

不同支护形式在某隧道基坑围护中的应用研究

文章分别介绍了钻孔灌注桩、CMW工法、SMW工法3种基坑支护方法在隧道基坑中的应用。根据等刚度原理,对3种不同支护结构分别折算成壁式地下墙进行刚度比较,并结合监测数据,得出在土质条件和挖深相同情况下,所需要的钻孔灌注桩刚度最大,桩顶水平位移、支撑轴力最小;CMW工法桩的刚度次之,桩顶水平位移、支撑轴力居中;SMW工法桩的刚度最小,桩顶水平位移、支撑轴力最大的结论。为今后的基坑支护方案选择提供了参考。     

弹塑性共同变形法和弹性支点法在锚索钢板桩支护结构设计中的比对研究

采用弹塑性共同变形法和弹性支点法对两个锚索钢板桩基坑支护工程进行计算分析,比较这两种方法的计算结果,并将计算结果与现场监测数据进行对比。结果表明:由于锚索钢板桩支护存在桩变形大、抗弯刚度小及锚索预应力较大的特点,弹塑性共同变形法更适宜用于锚索钢板桩支护结构的计算,而弹性支点法则严重低估钢板桩水平位移,并影响锚索最优位置的选择。最后,参考弹塑性共同变形法,提出了一种基于弹性支点法的修正计算方法,该方法可修正弹性支点法对锚索钢板桩支护结构的计算误差,为锚索钢板桩支护结构设计提供了一种新方法。     

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。     

基于midasCivil的基坑支锚结构弹性支点法模拟分析

极限平衡法假定了基坑内侧的土抗力为被动土压力状态。对于有支撑的支护结构等值梁法,支点力的计算假定与支点刚度系数是无关的,在使用上受到较大的限制,从理论上也无法反映支护结构的真实工作状态。因此,考虑支撑点刚度及土体变形与应力状态的弹性支点法是一种趋势。弹性支点法分析计算可采用midasCivil中面弹性支承理论作为土体和支挡结构的接触边界条件,通过分析位移结果值,结合规范求解支撑反力和被动侧分布土压力,应用于工程设计中。     

桩撑与桩锚联合支护体系在复杂地层深基坑的应用

本文依托广州南站中心区BA0501077地块联合广场基坑支护工程项目,研究广州地区复杂地层中桩撑协同锚索支护体系的承载变形性状,采用三维有限元数值模拟分析锚索布置位置和支撑刚度对基坑变形和支护结构受力的影响规律,同时,将数值模拟结果与现场监测结果进行对比。研究结果表明：锚索的布置位置和支撑刚度对桩撑协同锚索支护体系的受力变形性状产生重要影响,锚索布置在基坑下部时,支护桩的位移和锚索的轴力最小,支撑和锚索的协同支护效应最优;支撑刚度的大小体现支点对支护桩变形约束能力的大小,支撑刚度愈大,支护桩的位移愈小,但当支撑截面大于1.0 m×1.0 m时,支撑刚度的增加对支护桩位移的约束效应已不再明显。研究成果可为类似工程提供应用参考。     

单支点排桩结合双排桩在基坑支护中的应用

单支点排桩支护在江苏苏州地区地下2层的基坑中已广泛应用,但其尚有一定的局限性,如需设置立柱、制作及养护耗工期、影响土方开挖等。在设置二层地下室形状近似正方形的基坑中,单支点排桩结合双排桩支护结构可在主楼不靠坑边的基坑中应用。该支护形式可实现主楼以最快速度先出地面的特殊目标,此外,其不仅工程造价节省且工期优势明显。对实测深层水平位移与理论计算比较的研究表明,对基坑边长较大的基坑,支护结构位移理论计算较实测结果偏小,需考虑基坑空间效应对支护结构变形的影响。     

深基坑排桩复合支护技术及其应用

结合中核建材总部大厦基坑的工程地质条件与基坑周边环境,提出了排桩+内支撑+悬臂桩的排桩基坑复合支护方案。使用天汉V2005.1软件对支护结构进行了验算,结果显示基坑各分段被动区最小安全系数均大于1.2,桩身承受的最大弯矩均小于桩身弯矩设计值。经基坑监测表明,采用排桩复合支护可有效控制基坑顶部水平位移、建筑物沉降、深层侧向位移、内支撑内力均在允许范围内。     

考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型

建立一个考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型。该模型具有如下特点：可计算基坑某一长度范围内每根桩顶处的冠梁刚度系数,给出冠梁的弯矩、位移分布;通过杆系有限元法计算任意开挖深度情况下桩身的内力和位移;可考虑任意排距（包括排距为零,即退化为一排桩）以及前排桩、后排桩长度不相同等情况下桩身的内力和位移。基于这一模型,编制了设计计算软件。计算结果表明：在基坑边壁中点处冠梁水平位移大于其它位置的位移,且随开挖深度的增大位移逐渐增大;在支护结构桩顶部,冠梁的作用限制了水平位移的发展,而支护结构桩的中部则有较大的位移;此外,随冠梁刚度系数的增大,桩体的水平位移明显减小,而弯矩则增大。计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性。     

季节性温度变化对某深大基坑工程的影响分析

通过对软土地区某停滞深大基坑16个月监测数据的整理分析,研究了季节性温度变化对环梁支撑受力、围护结构位移及基坑周边环境的影响规律。该基坑近似呈矩形,长178 m,宽148 m,采用多道钢筋混凝土圆环支撑结合中部对撑的布置形式。监测结果表明:环梁支撑轴力随着夏季到来持续增大,进入冬季后又逐渐减小,支撑内力变化受温度升降趋势影响显著;温度降低阶段,围护桩明显向坑内移动,且桩顶水平位移增量与温度变化近似呈线性关系,降温引起的多道水平支撑体系的围护结构变形增量呈倒三角变形模式;围护结构水平位移的增加,进一步加剧了坑外土体沉降,对基坑的整体变形以及基坑周边环境造成不利的影响。另外,三维有限元分析表明,围护结构刚度对支撑的温度应力影响很大,土质条件越硬,温度对支撑轴力的影响越大。     

紧邻深基坑施工的风险分析及三维数值模拟

通过结合两紧邻深基坑项目的工程地质条件及基坑支护结构设计特点,进行了基于现行设计方案的风险分析。并结合数值分析手段,模拟了紧邻深基坑工序交错施工、角撑区域有无新增锚索及坑间局部带状软弱层加固与不加固对深基坑围护桩水平位移的影响。结果表明:施工进度是影响基坑围护桩水平位移的重要因素;角撑区域新增锚索及坑间局部带状软弱层的加固均可有效减小基坑围护桩的水平位移。最后提出了经济、有效的安全保护措施,为两紧邻深基坑的设计与施工提供依据。     

临近基坑开挖复合地基侧向力学性状离心试验研究

临近基坑开挖引起复合地基CFG桩变形和内力改变,现有理论缺乏对该问题的研究。通过开展离心模型试验,对临近基坑开挖条件下,复合地基变形、CFG桩内力和变形、土压力等分布和变化规律进行深入分析。结果表明：开挖引起CFG桩弯矩增大,近基坑桩增幅明显|开挖引起桩土不同步沉降,导致CFG桩上刺入褥垫层,桩受到褥垫层的“嵌固拉结”作用,同时远基坑桩、褥垫层、加载气囊一起提供了“摩擦拉结”作用,从而在近基坑桩上出现负弯矩|而远基坑处不均匀沉降小,“嵌固拉结”作用小,且“摩擦拉结”作用是利于正弯矩产生,桩上未出现负弯矩|开挖引起支护背后土压力分为增长区和减小区两部分,在上部土体中,土体卸荷,土压力减小,而下部土体受支护挤压,土压力有所增大|开挖引起地表沉降呈指数形式,临近基坑地表沉降最大,在显著变形区域内,支护水平位移基本呈直线形式,各阶段最大水平位移均出现在支护顶端|开挖引起的CFG桩水平变形大小和范围随距基坑边距离的增大而减小。     

杭州地铁秋涛路车站深基坑信息化施工监测分析

通过对杭州地铁秋涛路车站深基坑工程东区施工中围护桩水平位移、钢支撑轴力、地表沉降和地下水位等监测数据进行分析,得出了一些有价值的结论。实测表明:桩体水平位移能直接反映围护结构的变形特性,是评价围护结构安全状况的重要指标,桩体的侧向变形主要是由土方开挖所引起,与开挖后墙面暴露时间长短相关;钢支撑的轴力随开挖深度增加而增加,其大小变化与开挖方式、开挖速度、气温以及下层支撑的拆除有关;基坑东侧的地表沉降曲线呈抛物线形分布,基坑南侧的地表沉降曲线呈三角形分布;坑外地下水位的变化可反映围护结构的止水效果。     

多层支撑深基坑中考虑支撑-围护桩-土相互作用的水平支撑温度应力简化计算方法

采用弹性地基梁理论中的m法来研究温度变化对深大基坑支撑轴力变化的影响。在前人研究基础上,假设土体服从Winkler地基模型,温度变化引起的维护结构位移在竖向呈线性分布,建立可以计算基坑中温度升降对多层支撑轴力影响的简化计算方法。该法考虑支撑-围护结构-土互相协调变形的过程。公式表明,影响支撑温度应力的因素包括:弹性抗力系数,支撑竖向间距,支撑水平向间距,支撑弹性模量,温度梯度。通过计算和实测结果对比表明:温度升降引起的底层支撑轴力变化值最大,顶层温度升降引起的支撑轴力变化值最小。该法简单实用,有一定精度,偏于安全,可以应用于计算宽大深基坑中温度变化引起的多层支撑轴力变化。     

围护墙后开挖对基坑变形影响的数值分析

以西江引水盾构一标盾构吊出井和阀门井深基坑工程为分析对象,考虑土体的小应变刚度特性,建立三维有限元分析模型,探讨围护墙后开挖对基坑的变形影响。通过计算结果和实测数据的对比分析,表明部分围护墙后开挖卸载,造成支撑两端产生不平衡力,使开挖一侧的墙体回弹而减小水平位移,而对侧墙体水平位移继续增大,墙后土体沉降也随之增大。墙后的局部开挖卸载还能引起支撑两端墙体最大位移向相反方向移动,产生错动趋势。而开挖卸载的同时在墙后适当增加支撑可调整墙体的位移增量,有助于减少对基坑的扰动。所获得的结论对于既有基坑墙后开挖工程的设计和施工具有重要的参考价值。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

厚冲积层深基坑Flac3D数值模拟分析研究

以济南第五医院基坑为实例,利用Flac3D数值模拟技术,建立了深基坑桩锚支护模拟模型。对支护结构进行开挖支护施工过程的三维动态模拟,得到深基坑水平位移、竖直位移和锚杆的内力、土体应力应变等数据,为深基坑支护技术的设计和施工提供指导,并对深入了解桩锚支护作用的机理有较大意义。