深基坑支护结构分析与经济性研究

随着基坑工程向着深、大、复杂的方向发展,基坑支护的设计和施工技术日益受到人们的重视,如何将理论与实践相结合,通过计算对比和经济性分析,使土钉墙、悬臂式排桩和单支点桩板支护结构在不同的基坑支护深度下显示出其最大的经济价值,从而为深基坑支护的设计和施工提供有效的参考价值。     

悬臂式板桩入土深度的ANSYS数值模拟

板桩作为一种挡土支护结构,常用在码头、船闸以及基坑开挖等工程中,因此存在一个板桩入土深度的设计问题。现有的计算方法不考虑墙与土之间的实际变形情况和其对土压力的大小与分布的影响, 存在一些不可忽视的缺陷。本文采用ANSYS有限元软件对悬臂式板桩进行了三维实体数值模拟,得到了板桩位移,并分析得出其入土深度,计算结果符合实际情况,这为悬臂式板桩结构入土深度的设计校核提供了可靠的参考数据。     

悬臂排桩支护结构桩顶最大水平位移计算分析

文章以矩形基坑悬臂式支护结构为研究对象,建立了整个支护系统的能量表达式,推导了基坑中部桩顶最大水平位移的解析解,在此基础上对各主要支护参数进行了正交试验设计研究,得出了开挖中各个参数对桩顶最大水平位移的影响程度和各个参数的灵敏度。分析结果表明,坡顶超载和比例系数“m”是控制桩顶最大水平位移的主要参数,与实测结果进行对比,表明该方法是可行的。     

某深基坑工程监测与变形影响因素有限元分析

针对深基坑工程变形对周围环境稳定性影响的问题,结合某深基坑工程变形监测数据,运用Midas/GTS建立基坑支护结构三维有限元模型.采用单因素分析法,研究土体弹性模量、围护桩入土深度及刚度对基坑变形的影响.结果表明:带一道内支撑的基坑围护桩墙水平侧移值在围护桩底部最大,基坑外地表沉降是典型抛物线形式;围护桩水平侧移主要受基坑底部土体模量影响;围护桩入土深度对坑底土体隆起影响显著;当入土深度及刚度处于合适比例时才能发挥各自的最大作用.     

深基坑桩锚支护位移及内力数值模拟分析

利用FLAC3D数值模拟软件,按照实际施工工序模拟基坑开挖支护全过程,得到了桩锚支护结构以及基坑外土体沉降和基坑侧壁水平位移随基坑开挖的变形规律:随基坑开挖深度的增加,基坑外土体沉降逐渐增大,变化曲线呈"勺状"分布;基坑顶和基坑侧壁水平位移随开挖深度增加均逐渐增大且都在开挖至基坑底时位移最大;桩身弯矩最大值处基本出现在基坑开挖深度1.5 m以上的位置,最大负弯矩值为76.7;锚索轴力最大位置出现在锚索的端头处,且从端头位置向端尾位置逐渐减小,而第1排至第3排锚索最大值逐渐增大,说明支护结构中第2、3排锚索起主要作用,验证了深基坑桩锚支护的可行性。     

深基坑双排桩支护体系承载机理研究

目的研究分析不同开挖阶段双排桩支护体系位移、应力、应变变化规律,为基坑支护设计的优化、施工提供了有效的理论依据.方法通过Midas GTS有限元数值分析法,对不同开挖阶段,双排桩支护结构位移、受力情况进行分析,得到在不同的开挖阶段双排桩支护体系的位移、受力特征.结果基坑开挖后双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构深度的增加,位移逐渐减小,第一、二次开挖后前排桩最大位移值为1.058 mm、42.5 mm,第一、二次开挖后后排桩最大位移值1.062 mm、42.5 mm,前排桩比后排桩值偏大;基坑开挖后,基底处剪切应力最大,双排桩支护结构桩顶、基底处弯矩值较大.结论基坑开挖后,双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构的深度的增加,位移逐渐减小,且前排桩位移值比后排桩位移值偏大;随着基坑开挖深度的加深,桩底处弯矩逐渐减小,最大弯矩处逐渐上移,桩顶位置值显著增大,前后排桩弯矩值变化是一致.     

倾斜桩支护结构的工作性能和基坑稳定性

倾斜桩支护结构是较为新颖的基坑支护结构,运用有限元方法研究了倾斜桩支护结构的工作性能和基坑的稳定性.研究结果表明:相比于传统悬臂直桩,倾斜桩支护结构能够显著减小结构位移和内力,基坑稳定性更高.对于纯斜桩支护结构,基坑主动区作用于支护桩上的土压力减小,使得其变形和内力均小于悬臂支护桩.倾斜桩组合支护结构中,冠梁、直桩(或斜桩)及斜桩组成了一个空间结构,整体抗倾覆刚度较大,同时斜桩受到较大的轴力,内斜桩和外斜桩分别起到了类似斜撑和锚杆的作用,因此其支护性能和基坑稳定性均高于纯斜桩支护.倾斜桩组合支护结构在倾斜桩倾角接近20°时,其变形控制能力接近于桩顶设一道支撑的直桩,且支护桩弯矩较悬臂直桩大幅降低.倾斜桩组合支护结构具有变形小、造价低、便于基坑开挖等优点,值得推广及进一步深入研究.     

曹妃甸一号路跨纳潮河大桥基坑防护设计概述

纳潮河大桥基坑边距既有铁路很近，基坑开挖深度达13m，地下含水量丰富、水位高且透水性强，故基坑支护结构形式的选取合理与否就成为基础能否安全顺利实施、确保相邻铁路正常运营的关键因素，本文以纳潮河大桥基坑防护设计为侧，介绍了钻孔灌注桩加内支撑支护结构并结合水泥搅拌桩帷幕止水的支护方案的设计方法。为今后同类环境条件下基坑的支护设计提供参考。     

烟台市金建大厦深基坑支护计算与设计探讨

研究了烟台市金建大厦基坑支护理论计算方法,传统的经典理论不能计算结构与土体的变形,而弹性支点法只能计算结构内力与变形,对土体强度问题考虑不足,无法直接确定桩的入土深度等问题,本文同时采用了静力平衡法与弹性支点法理论,两种方法的结合使用。为该基坑工程的支护设计提供可靠的理论依据。     

门架式结构在组合式排桩支护体系中的应用

目前组合式排桩在基坑悬臂支护中广泛应用,但支护深度和跨度制约了其进一步发展,而门架式结构用于深基坑的整体支护工程已经在一些地区取得成功。本文根据门架式结构特殊的受力模式,找出结构设计的重要环节,并结合基坑支护实际情况,利用门架式结构对软土基坑的组合式排桩——钻孔桩配合SMW工法进行关键部位的加固处理,以达到基坑支护整体稳定的效果。     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.     

深基坑双排桩支护排距室内模型试验研究

为了研究深基坑双排桩支护结构最佳排距及支护结构内力,分别对2D、3D、4D和5D(D为桩径)4种排距的双排桩支护结构进行室内模型试验,通过千斤顶在基坑顶加压模拟荷载,不同开挖深度下,测量模型桩身内力大小及桩顶位移的变化.分析排距和开挖深度对双排桩支护结构的影响,包括前后桩正负弯矩大小、差值、桩顶位移等,得出双排桩支护结构的最佳排距.研究表明:双排桩支护排距变化,对桩弯矩及桩顶位移影响均较大,且双排桩排距的变化对后排桩的内力影响明显大于前排桩,对正弯矩的影响小于对负弯矩的影响;开挖深度对桩顶位移影响较大,对正弯矩的影响大于负弯矩,深度位移曲线近似为过原点的二次曲线,基坑底以上为正弯矩,坑底下为负弯矩,3D排距时桩顶位移最小,4D排距时正弯矩最大.     

桩锚支护结构计算模型中支点弹性系数的时变性分析

根据桩锚支护结构的受力和变形特点,研究分析了桩锚支护结构计算模型中支点弹性刚度系数的动态时变性;讨论了随桩内侧坑底土的持续反弹以及不同工况下随着基坑开挖深度的逐渐增大,进而导致弹性支撑刚度系数的减小的变化规律.为桩锚支护结构施工进程中受力变形的设计计算和过程控制提供了动态计算模型.     

坑中坑基坑内坑支护桩弯矩发展规律

坑中坑基坑是一种较为复杂且尚未得到充分研究的基坑形式。为研究基坑开挖过程中内坑支护桩的内力发展规律,进行了施工过程中的支护桩内力现场测试。通过采集桩身纵向受力钢筋的应力来反演桩身弯矩,分析了支护桩桩身弯矩在施工过程中的发展规律。通过有限元数值计算拟合了试验结果,研究了外坑开挖深度和平台宽度变化时内坑支护桩桩身弯矩的变化趋势,结果表明：坑趾系数(外坑平台宽度/开挖深度)与内坑支护桩桩身最大弯矩的变化存在着密切联系,通过拟合给出了桩身最大弯矩增长率随坑趾系数的函数曲线,桩身最大弯矩增长率可作为坑中坑基坑中内坑支护桩设计时的安全系数加以考虑。     

悬臂桩的间距布置对基坑支护性能的影响

文章研究不同悬臂桩支护的间距布置对悬臂桩支护性能的影响．通过在实验室条件下的数据采集仪与位移计等设备将实验所采集到的悬臂桩支护模型下基坑的实时位移变形数据输入到计算机,并利用自行研发的基坑工程可视化监测系统3DVMS（3DVisualizedMonitoringSystem）,对基坑全模型进行了实时监测,实现了实时预警功能．实验与数值分析结果表明,在实验范围内,悬臂桩对基坑的支护性能随间距的减小而增强,在间距为40mm时支护效果最佳．     

浅谈平衡法在基坑悬臂式排桩支护中的设计

基坑排桩支护是一项系统工程,作为支护结构体系中的悬臂式排桩,本文按静力平衡法建立的悬臂支护结构的计算方法,对于基坑排桩支护有一定的帮助和指导意义。     

MC桩组合支护结构工作性状的有限元分析

水泥土桩与混凝土桩组合支护结构(MC桩)对基坑工程变形控制效果明显,在工程实践中开始得到应用.针对这种组合支护结构工作机理和变形特性研究较少,实际工程多采用经验设计法,缺乏理论依据.应用有限单元法分析了组合支护结构在基坑开挖条件下的工作性状,分析了M桩入土深度、墙体宽度、C桩桩长和土体性质等因素对组合支护结构水平位移、基坑隆起、地面沉降以及桩身内力的影响.分析表明,增大M桩挡墙宽度或增加C桩桩长对支护结构变形、坑底隆起及地表沉降控制效果明显,研究结果对组合支护结构的设计具有参考价值.     

深基坑开挖中支护结构参数优化设计

支护结构严重影响深基坑开挖变形,已有研究缺乏对支护结构进行整体协同优化.本文利用MIDAS GTS NX有限元软件进行支护结构多参数对基坑开挖变形影响机理分析.研究了锚杆入射角、围护桩厚度和深度等结构参数对坑外土沉降和围护桩水平位移的影响机理,并对支护结构参数进行优化设计.结果表明：锚杆入射角对基坑隆起影响不大,对坑外土沉降有一定的影响,对围护桩水平位移影响较大;围护桩厚度、深度对坑外土沉降、围护桩水平位移都有影响.通过参数组合计算发现锚杆最优入射角为25°左右,同时改变围护桩的深度和厚度,在保证桩侧向位移不增加条件下,桩总体积可以减小20%,由此得到实际工程深基坑支护结构的最优方案,并通过现场监测数据进行了验证.研究结果为深基坑支护结构优化设计和变形验算提供技术支撑和应用参考.     

西北地区常用基坑支护型式与施工质量要点初探

西北地区基坑工程造价偏高,事故多发,影响因素多。在分析基坑支护特点及存在问题的基础上,探讨了西北地区常用的土钉墙支护、复合土钉墙支护、框架预应力锚杆支护、上部土钉下部桩锚联合支护的工作机理和使用范围。分析认为:当基坑周边环境允许放坡、深度不大于8m、地下水位较低且经济性要求较高时,应首选土钉墙支护;当基坑周边环境允许、深度大于8m、对位移控制要求较严、地下水位较高时,应优先选用复合土钉墙或框架预应力锚杆,尤其作为永久性支护且考虑美观、造价时,框架预应力锚杆优于复合土钉墙,但需考虑框架预应力锚杆工序较复杂;当深大复杂基坑周边环境狭小、位移要求严格、锚杆设计长度或桩径选择受限、地质情况复杂时,选择上部土钉下部桩锚联合支护较合理。指出了基坑施工过程中的关键质量控制环节和解决对策,可供本地区基坑支护设计和施工借鉴及参考。     

不同地面附加荷载作用下桩加支撑基坑支护特性研究

为研究不同地面附加荷载作用下对桩加内支撑基坑支护结构的影响,以南京某工程为例,采用增量法结合弹性地基梁法的计算模型,分析了在各种附加荷载作用情况下,支撑轴力、支护桩位移和地面沉降的变化情况。结果表明：支撑轴力,支护桩最大位移和坑边地面最大沉降均与附加荷载大小呈正相关变化。附加荷载对基坑支护结构的影响存在有效影响点,反之对基坑支护结构不再产生影响。附加荷载的距离和深度对第一道支撑轴力的主要影响在1.0H之内(H-基坑挖深);附加荷载的距离和深度对第二道支撑轴力和桩身最大水平位移的主要影响在1.5H之内;附加荷载作用宽度对支护结构的主要影响在1.0H之内,最大地面沉降的有效影响点随着附加荷载的增大逐渐外移。