剪力键支护体系的构想及模型试验研究

针对深大基坑支护工程中存在的问题提出了一种新型的支护形式-剪力键支护体系,由竖直桩和斜向支撑的剪力键构成。通过模型试验,对剪力键组和单排悬臂桩组分别量测了不同开挖深度时的桩顶水平位移及桩身内力,同时进行了有限元的数值模拟。结果表明剪力键组的桩顶最大水平位移约为悬臂组的1/10,桩身最大弯矩值约为悬臂组的一半左右。剪力键支护体系具有更大的刚度,能够有效减小桩顶位移及桩身最大弯矩,且耗材相对较少,支护深度较大,占据空间较少,不影响主体地下室施工,可节约工期和成本,为深大基坑的支护提供了新的型式。     

双排桩双梁组合支护刚度计算的改进与位移分析

双排桩支护组合体系作为一种新型悬臂类支护结构,其整体刚度的提升有利于保持基坑边侧的安全稳定。本文依托于张家口万全区某双排桩基坑支护工程案例,以现有双排桩冠梁刚度系数计算方法为基础,引入冠梁与连梁作用效应系数优化改进考虑连梁和冠梁作用的基坑矩形双排桩支护结构横向支撑刚度的计算方法,并对双梁组合支护体系下不同土性对双排桩前后排桩桩身最大横向位移的影响进行探讨。结果显示:（1）在双排桩结构计算中需考虑冠梁与连梁对双排支护桩的共同横向约束作用,并将冠梁与连梁的刚性连接作为一个整体以提高矩形双排桩双梁横向支撑刚度系数。（2）双梁组合支护体系组合刚度对桩顶位移有较大影响,组合刚度为40～50 MN/m下的位移与观测值较为贴近;冠梁计算长度与引入的冠梁与连梁作用效应系数对双梁组合支护体系组合刚度影响较大,计算长度对组合刚度呈负相关,效应系数对组合刚度呈正相关。（3）双梁组合支护体系下双排桩横向支撑刚度受前后排桩竖向与横向位移差影响,前后排桩桩身最大横向位移受土层内摩擦角、黏聚力和土体水平抗力比例系数影响;改变抗拉强度不会影响双排桩桩体位移。在基坑埋深以下及桩底范围内桩身存在位移拐点,拐点处各不同内摩擦角、不同黏聚力条件下位移相等。     

基坑双排桩支护结构设计计算软件开发及应用

随着基坑开挖规模朝更大更深方向发展,传统的单排桩、桩锚、桩撑支护结构受到一定的限制,在变形控制要求较高,又不宜采用内支撑和锚杆的情况下,双排桩能发挥较好的作用。双排桩是由两排平行的支护桩、水平压顶梁和前后联系梁形成的空间围护结构体系,具有刚度大、稳定性好、变形小、便于直立开挖等优点,因而得到广泛应用。新的湖北省《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）中增加了双排桩支护结构相关章节,提出了双排桩的设计与计算模型。针对湖北省新基坑规范中提出的双排桩支护计算模型,应用VB.NET语言开发出一款操作简单、实用性强的基坑双排桩设计计算软件（DESDROP）,本软件的开发与研究是为配合湖北省新基坑规程实施而进行的。该软件能对双排桩前后桩的位移、内力和稳定性进行分析,并可以通过查询结果图看到任一工况条件下的土压力、位移、弯矩、剪力图。将该软件应用于金地名郡基坑工程,结果表明,DESDROP软件运算速度快,计算结果能满足双排桩支护设计的需要。     

非等长双排桩在武汉地区基坑工程中的应用

以武汉仁恒公园世纪深基坑支护项目为研究背景,通过设置前长后短非等长双排桩进行基坑支护,并利用天汉设计软件对该项目的某一个支护段进行设计计算分析。结果表明：该支护段的前后排桩的最大位移为37.9 mm,在地面以下1.0 m处（即桩顶）,被动区弹性抗力安全系数为3.90。而本项目基坑预警控制指标为支护结构水平位移≤40 mm,能够满足设计监测要求,为以后非等长双排桩在基坑中的应用提供参考借鉴。     

深基坑双排桩支护结构上的变形和土压力研究

根据某大型深基坑工程的实测资料,对双排桩支护结构上的截面弯矩、变形和土压力分布特征进行了研究,并对基坑开挖的空间效应、冠梁刚度对土压力的影响、支护结构变形与土压力分布的关系、双排桩支护结构与土的相互作用机制等进行分析。研究表明,深基坑双排桩支护结构上的土压力分布是十分复杂的,用传统的土压力计算方法估算双排桩支护结构上的土压力存在较大偏差。其研究结果为双排桩支护结构上土压力设计计算模式的建立提供了依据。     

锚杆对双排桩结构变形和受力影响分析

采用适用于敏感环境下基坑数值分析的硬化类弹塑性本构模型,针对锚杆对双排桩变形和受力的影响进行数值模拟。分析表明：锚固角度的增加能有效减小双排桩的最大水平位移和后排桩的桩身控制弯矩,但减小幅度随锚固角度增大而减小;在实际设计中,在周边环境允许的条件下,应尽可能增加锚杆与后排桩的夹角。锚固力的增加对双排桩结构的变形控制作用明显,能显著降低桩身最大水平位移,减小幅度也随锚固力的增加而减小;锚固力较大时会增大桩的控制弯矩,使桩的截面或配筋增加;在实际设计中,锚固力不应过大,可随信息化施工对基坑变形进行主动控制。     

双排挤扩支护桩试验研究

介绍了一种新型基坑支护桩--双排挤扩桩,探讨了双排挤扩支护桩的挤密效应、受力机制、工作特性和计算方法。土工模型试验和数值模拟试验表明,双排挤扩支护桩受力体系近似于一种特殊类型的多层框架结构。与双排悬臂支护直桩相比较,双排挤扩支护桩的空间刚度大幅度增加,结构受力合理,桩顶位移减小,桩体弯矩正负交替分布,弯矩最大值减小,嵌固深度减小,支护高度增加,桩体材料得到全面利用。双排挤扩支护桩有着明显的技术优势,可降低风险,为深基坑工程提供了一种更加合理的新型支护手段。     

深基坑开挖过程及空间效应影响的数值模拟

结合工程实例,利用FLAC3D有限差分法分析软件对某双排桩深基坑的开挖和支护过程进行模拟,分析了开挖过程中土体位移场的变化规律。研究表明,支护结构和土体的空间受力性状、土与支护结构之间的相互作用以及施工开挖过程等均会对支护结构的受力状态和变形特性产生显著影响。此外,还讨论了双排桩之间土体刚度的变化对位移和沉降的影响,表明适当地增加两排桩之间土体的刚度能有效地减小基坑外侧土体的位移。     

荷载作用下挤扩支盘桩支护特性数值模拟分析

采用室内试验和数值分析相互验证方法,对单排挤扩桩和悬臂直桩基坑支护的桩顶位移和受力特征进行了研究,进而对基坑双排挤扩桩支护特性进行了分析。试验结果表明,与悬臂直桩相比,挤扩桩支护桩顶位移小,挤扩桩支盘提供的抗倾覆力矩有效地改善了挤扩桩的工作性状;与单排挤扩桩相比,双排挤扩桩基坑支护结构刚度大,在桩身内力分配以及控制基坑变形等方面有较大优势,是深基坑工程中经济合理的支护形式。     

基于最小势能原理的桩锚支护结构空间变形分析

以矩形基坑桩锚支护结构为研究对象,通过分析现场实测数据和数值分析结果,归纳出了冠梁和支护桩的空间变形模式,进而建立了整个支护系统的能量表达式。利用最小势能原理,推导了支护桩桩顶最大位移的解析解,并分析了各主要支护参数对该位移的影响。研究结果表明：桩顶最大位移随着坡顶超载和桩间距的增大而线性增大,但随着锚杆刚度的增大而减小;当基坑深度系数逐渐增大时,桩顶最大位移也逐渐增大,但趋势渐缓;基坑长度对桩顶最大位移的影响也较大,但当其超过临界长度后,桩顶最大位移逼近最大值;同样,锚杆安设也具有临界高度,当处于该位置时,桩顶最大位移达到最小值。最后,利用上述研究成果对广州太平广场花园基坑进行了验证,并与现场监测结果作了对比,计算结果能够满足工程要求。     

考虑桩桩相互作用的双排支护桩受力变形分析

双排桩支护结构的变形与内力计算是其设计计算的重要内容之一。双排支护桩结构是由前排桩、后排桩及桩顶连系梁组成的空间门架式结构。在承受水平荷载时,后排桩向坑内发生挠曲变形,挤压桩间土体,同时桩间土体又对前排桩产生推力,使得前排桩向坑内发生挠曲变形,挤压前排桩桩前土体,以致该支护结构在传递水平荷载时,前后排桩及桩间土体之间存在非常复杂的相互作用。本文基于上述双排桩支护结构受力变形特性,将前、后排桩均视为竖向放置的弹性地基梁,以欧拉伯努利双层梁理论考虑前后排桩的相互作用,以水平向弹簧模拟桩间土相互作用,以朗肯土压力计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的被动土压力,以基坑底面为界人为将前、后排桩分为上下部分,并通过桩身各段的受力平衡建立前后排桩的挠曲变形控制微分方程,然后通过桩端约束及基坑坑底平面处的连续条件得到方程的解析解,给出了一种考虑桩桩相互作用以及桩土相互作用的双排桩支护结构计算方法。最后结合两个实例,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证本文方法的可行性,以期为双排桩支护结构在工程中的设计计算提供借鉴。     

复杂环境基坑支护方案的综合设计

城市建筑基坑附近工程地质环境大都比较复杂,施工空间狭小。采用一般支护方法如桩锚结构,由于受基坑附近建筑物地基中桩体的影响而无法施工;对于基坑边坡土层抗剪强度较低,支护桩嵌入长度较长的,施工难度就更大。本文结合邢台市东部某场地实际案例进行综合设计,采用双排桩+桩中间设置止水帷幕+地基加固,进行基坑支护。双排桩可以提高边坡刚度,桩中间设置止水帷幕可以节约施工空间,有利于解决施工空间的限制问题,可提高地基的抗剪强度,缩短支护桩长度。     

刚性桩复合地基的主动土压力分析

桩足够长、桩间距不大于6倍桩径的刚性桩复合地基中,在桩间土内部的剪切力和桩土间摩擦力共同作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,且随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增加。基于刚性桩复合地基的这一特点,紧邻刚性桩复合地基开挖基坑且基坑底高于刚性桩桩底时,得出刚性桩复合地基上的附加荷载作用在支护结构上的主动土压力可以简化为倒三角形,最大主动土压力作用在刚性桩桩顶平面与支护结构相交处,随深度增加,主动土压力迅速衰减至0。实践表明该计算方法比较符合工程实际。     

双排护坡桩基坑支护技术应用

针对某深基坑施工场地狭小、周边环境复杂、基坑支护施工难度大的特点,采用了技术与经济均合理的双排桩基坑支护方案。在分析工程场地环境条件的基础上,设计选择双排桩加锚杆支护的体系,护坡桩施工采用人工挖孔的成孔工艺,并在前排护坡桩桩顶设置了位移观测点。结果显示,施工过程中,该边坡与周边环境安全稳定,边坡最大位移在规范允许的范围之内。作为双排桩支护成功案例,可为类似工程提供借鉴。      

加劲桩配合工法桩在软土基坑中的支护效果评价

以嘉兴晶辉广场深基坑工程为背景,研究了旋喷加劲桩在软土深基坑中的支护效果。结合监测数据,利用FLAC 3D有限差分软件,对旋喷加劲桩配合SMW工法桩(劲性水泥土搅拌桩)这种组合结构在基坑各个开挖工况下的受力情况以及深层土体水平位移变化情况进行模拟计算。结果表明:深层土体水平位移曲线呈"鼓肚状",最大水平位移安全合理,位于基坑开挖底面以上1m~2m处;SMW工法桩所受剪力随开挖深度的加深而增大;三排加劲桩所受拉力呈现为越接近基坑开挖底面越大的规律。模拟结果与实际监测结果基本一致,且均在安全范围内。说明旋喷加劲桩在软土基坑中的支护效果较好,此次模型的建立较合理,为今后类似基坑工程的设计计算提供了参考。