水泥土桩复合土钉支护技术在南宁地区基坑中的应用

水泥土桩复合土钉支护技术是将主动支护和被动支护、柔性支护和刚性支护相结合的一种复合支护技术。本文主要结合作者参加的工程案例,介绍了水泥土桩复合土钉支护技术在隧道基坑施工工程中的应用,并对监测结果进行了分析。     

自密实水泥土在地下工程回填中应用研究

自密实水泥土回填技术是一项将城市弃土和固化剂拌和后形成的自密实水泥土用于回填的新型工程技术,由于自密实水泥土在固结前具有较好的流动性,固化后具有较高的密实度、强度和抗变形能力,因此该技术可以更好地控制回填质量.以苏州市某市政隧道基坑工程为例,对以现场开挖弃土为原料土的自密实水泥土进行室内配比试验,根据无侧限抗压强度的力学性质指标,利用PLAXIS软件对自密实水泥土基坑回填过程进行数值计算,着重分析基坑换撑及自密实水泥土回填过程中支护体系的变形及对周边环境的影响.结果表明:以工程弃土为原料土的自密实水泥土具有较高的强度和抗变形能力,能有效控制基坑变形,对周边环境影响小,可在降低工程造价的同时可实现城市弃土弃渣的资源化利用.     

水泥土拉压强度变化规律

以扬州地区典型的砂土、粉土和黏土为对象,利用自制的试验装置进行水泥土抗拉强度试验,研究不同土质水泥土拉压强度变化规律,分析了影响因素,提出典型水泥土拉压强度的经验换算公式.试验结果表明:随着水泥掺入比的增加,水泥土的抗拉强度显著提高;水泥土抗拉强度随龄期变化规律与抗压强度基本一致,即随龄期增长而增大,早期砂土水泥土强度增长速率最快,其次是粉土和黏土水泥土,且砂土水泥土抗拉强度在不同阶段均显著高于粉土水泥土和黏土水泥土;砂土和粉土水泥土的最小拉压强度比值约为0.12,黏土水泥土最小拉压强度比值达0.16,远大于建筑基坑支护技术规程中的0.06,表明扬州地区水泥土拉压强度换算比值相对于规范限值可适当提高.     

水泥土桩复合土钉支护的失稳破坏及稳定性验算

土钉支护的特点是随挖随支,其锚固体强度随时间逐渐提高,在继续开挖过程中,基坑临空高度持续加大,使基坑边壁发生相应侧移变形,土钉开始发挥作用,因此其对施工开挖速度有较为严格的限制。水泥土桩复合土钉在施工过程中,由于水泥土桩强度和刚度的预先形成,限制了开挖施工阶段的失稳破坏,并使基坑边壁的直立开挖高度相应提高,在继续开挖和土钉施工过程中基坑边壁的侧移特征、土钉应力的分布特征均发生变化,因此水泥土桩复合土钉支护结构的失稳破坏及设计计算模式相应发生变化。本文基于水泥土桩的强度和刚度对土钉支护结构的影响,分析研究了水泥土桩复合土钉的失稳破坏特征,及稳定性验算要求,为建立水泥土桩复合土钉的设计计算理论奠定基础。     

复合土钉支护工程施工过程中的土压力分析

水泥土桩复合土钉支护体系是目前我国基坑工程中常用的基坑支护形式,其特点是水泥土桩改善了基坑边壁的直立临空高度,基本做到土钉的随挖随支和随支随挖,大大加快了施工速度,缩短了施工工期,但其施工过程中需要进行土钉锚固体施工,由此而导致基坑边壁侧移较大、基坑施工影响范围内地面下沉,基坑影响范围内的建筑物发生不均匀沉降变形和局部构件裂缝甚至倒塌破坏。本文探讨了饱和粉土和粉细砂土层为主的地质条件下,水泥土桩复合土钉支护基坑施工过程中常可能出现的环境问题和主要技术原因,分析研究了降水、渗流对土体侧压力的直接影响,对提高此类支护结构的施工安全性及稳定性,降低和避免此类基坑工程的施工环境事故具有一定的理论指导意义。     

混凝土芯水泥土搅拌桩在基坑支护中的应用

介绍了一种新型的桩形———混凝土芯水泥搅拌桩支护基坑的方法.以南京大学港龙园高层公寓为例,根据其基坑支护影响范围内土层情况,采用门型混凝土芯水泥土搅拌桩进行深基坑支护,给出了门型混凝土芯水泥土搅拌桩的主动土压力、被动土压力、支撑轴力、弯矩以及支护桩长的计算方法,为以后的基坑支护应用提供设计方法.     

环梁支护结构支护桩的效应研究

支护桩是环梁支护结构体系中的主要组成部分,也是影响基坑支护工程造价的重要因素.它与环梁和压顶梁等共同承受基坑的水、土压力和地面超载等荷载作用.通过一个典型空间分析模型,重点探讨了支护桩直径、桩入土深度以及桩间距等因素对这种支护结构内力、变形性状的影响规律,得出了一些对该种支护结构支护桩设计较有价值的结论.     

桩锚与土钉联合支护结构的概念优化设计

土钉支护体系通过土中设置钉体加强边壁土体,得到支护功效.边壁原状土体强度可得到最大程度的发挥.桩锚支护结构主要通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,控制基坑边壁侧移;将桩锚与土钉构成联合支护结构时,土钉对土体的加强作用使作用于桩锚结构上的土压力得到显著减小,锚杆预应力水平得到显著降低.本文根据桩锚与土钉联合支护结构的受力变形特点和二者的协同工作机理,研究了联合支护结构的概念优化设计方法.     

高水压条件下盾构隧道开挖面极限上限法研究

基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越江盾构隧道推进工程中估计前方支护压力的参考.最后,结合上海长江隧道和南京长江隧道实例,利用推导的解析解公式对越江隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究和工程实际进行了对比分析.     

双排桩复合连拱支护结构的三维有限元分析

将双排桩与水泥土连拱墙复合形成支护体系,共同工作,可起到止水和围护双重功效.采用三维有限元方法,针对双排桩复合连拱支护结构进行了受力变形性能的数值模拟.得出了连拱支护部分竖向、水平向传力的分配比例,以及双排桩部分前后排桩受力和变形特征.研究认为该复合支护结构内力分配均匀,受力合理,且对减小基坑侧移变形具有显著的技术优势,为深基坑工程提供了一种新的支护体系形式.     

深基坑内支撑调节对邻近隧道受力特性相互影响规律试验研究

现有基坑近接隧道施工的保护措施多为加强支护刚度或采用轴力伺服系统以减小围护结构变形,未能深入考虑支撑伸缩调控下基坑-隧道的受力特性。为了明确基坑开挖施工对邻近既有隧道影响以及可调节内支撑伸缩对“基坑-隧道”受力特性的影响规律,开展了砂土地基中“基坑-隧道”相互影响的室内模型试验研究。获得了隧道的内力、周围土压力、隧道上部地表沉降、地连墙变形、墙背土压力等变化规律。研究结果表明：深基坑开挖施工过程中,隧道呈现上下压缩、左右拉伸的趋势。临近基坑一侧的土压力减小迅速,远离基坑一侧的土压力表现为增大。周边地表沉降呈碟形。内支撑主动伸缩调控下,基坑下部支撑伸缩引起的隧道弯矩变化量大于调控上部支撑,同时伸缩三道支撑时影响最大。支撑缩短时,隧道拱顶、拱底弯矩值正向增大,拱腰弯矩值反向增大。支撑伸长时,拱顶、拱底弯矩值减小,拱腰弯矩值增大。支撑伸缩对隧道拱腰水平土压力影响明显,对拱顶和拱底竖向土压力影响微弱。     

地铁车站深基坑开挖对土体影响的数值模拟

为了研究地铁工程支护结构对周围土体变形影响的问题,应用有限元计算软件ADINA对地铁车站深基坑工程进行开挖支护模拟,建立明挖法深基坑开挖支护过程的三维模型,分析开挖过程中连续墙支护开挖和连续墙、锚杆联合支护开挖两种工况下,基坑周边地层的位移情况.研究结果表明:地铁车站深基坑的开挖与支护过程是一个基坑支护结构和基坑内土体、基坑周围土体共同作用的问题,支护结构和支护方法对基坑周围环境的影响明显,周围土体和基坑内土体对基坑性状的影响显著.     

基坑支护结构的综合选型及受力与变形特性

本文以京沪高速改扩建工程莱芜至临沂段一标段3#钢筋加工场深基坑工程为依托,采用多目标层次分析和模糊综合评判法选出适合本工程的支护形式。结合现场监测和数值模拟,分析了在本支护形式下,基坑施工过程中的土体和支护结构力学及变形特征,研究结果表明：（1）采用基于多目标AHP的模糊综合评判方法建立多指标评价体系,确定了基坑支护采用上部1:1放坡+土钉支护,下部咬合桩+钢筋混凝土内支撑的方案;（2）土体地表沉降随距基坑的距离呈先减小后增大的趋势,咬合桩能较好的控制边坡变形;（3）咬合桩桩身最大位移位置随开挖的进行逐渐下移,且两次竖直位移的增量比约为相邻土层厚度比。受自重影响,咬合桩桩身弯矩对称,每条边中点附近弯矩值偏大;（4）将现场监测结果有限元分析数据结果进行对比,验证了数值模拟和多指标评价体系的可靠性。     

黏性土桩锚基坑冻胀模型试验及其响应分析

黏性土地区基坑的冻胀效应对于工程施工和支护方案设计影响至关重要.结合东北某基坑工程,现场取样,利用室内模型相似试验,得出了黏性土地区桩锚基坑冻胀的力学变形规律,以及冻土压力与位移的函数关系,在此基础上引入支护结构协调变形方程,应用有限差分原理,考虑桩土相互作用,得出冻胀桩锚基坑支护体系的计算结果.基坑冻胀实例表明,桩锚体系考虑冻胀力影响的基坑施加冻胀作用的计算方法,更接近工程监测实际情况,可以在类似工程中推广应用.     

钢板桩钢支护结构在深基坑工程中的应用

针对不同的深基坑，运用不同的支护方法，是一项复杂的系统特别是对一些复杂的深基坑，钢板桩加钢支撑也是一种行之有效的支护方法。本文介绍它在深基坑支护、土方开挖、施工监测等方面的处理技术。     

深大基坑环梁支护结构特性的有限元分析

环形拱梁支护结构以受力性能合理、挖土工期短,基坑变形时效控制显著等诸多优点而广泛应用于大面积深基坑工程.以中山市某圆环支撑深基坑工程为背景,基于连续介质有限元法,对环梁支护体系的结构特性进行了系统的三维数值模拟分析,主要研究了环梁刚度、直径、地下连续墙厚度及土体弹性模量对支护结构变形及内力的影响,得出了一些有益的结论,可为今后类似工程设计提供参考.     

敏感环境长条形深基坑内支撑设计及数值分析

为探究长条形深基坑在敏感环境下采取何种内支撑布置型式可以保证紧邻既有建筑及基坑的安全和稳定,以某基坑工程为背景,利用MIDAS GTS NX 对基坑进行考虑土体-结构相互作用的三维上下协同分析,对比了不同支护下的周边建筑控制指标,并且与监测报警值以及现场监测数据进行了对比。结果表明,对撑+角撑型式内支撑较其他类型更为适用;内支撑布置型式对基底隆起的变化形态有显著影响,但对于基底隆起量的影响较小;角撑型和双圆形环梁型内支撑在使用时应增加薄弱点处的刚度。采用对撑+角撑型内支撑既能保证基坑的安全又能较好地控制紧邻既有建筑的变形,对类似工程的设计、施工和变形控制有一定的参考价值。     

天津市某医院深基坑工程变形特性及预测研究

依托天津地区软土大背景下的深基坑工程,对天津市某医院大尺度深基坑开挖施工过程中的现场观测数据进行理论分析,并利用FLAC~(3D)软件建立3D基坑模型并对基坑开挖支护全过程进行动态模拟,将软件计算结果与基坑现场监测数据进行对比。对比结果表明:模拟所得数值与现场观测数据规律较为贴切,随着基坑开挖进一步进行,外侧土体位移量逐步增加,当基坑开挖全部完成时,土体出现最大沉降量,桩顶水平位移与深层水平位移均满足监控测量标准的要求,说明所选取的支护结构等措施可以较好地控制基坑围护结构的变形并提出预测最大侧向位移的公式为后续类似工程提供一定的参考依据。     

深厚软土区基坑悬浮式水泥土框架支护结构设计

以某深厚软土地区基坑支护为例,设计悬浮于软土中的水泥土框架作为基坑支护结构,兼顾解决软土基底的施工困难。在选择挡墙宽度、嵌固深度、坑内加固土体厚度等设计参数作为因素进行正交试验的基础上,完成基坑设计参数优选,可为类似基坑设计提供有益的参考。在深厚软土地区基坑支护工程中,利用坑底加固土与基坑侧壁重力式挡墙组合形成"悬浮"于软土层中的水泥土框架支护结构,能够有效控制基坑变形,保障施工过程中的基坑稳定。引入正交试验表安排基坑设计试算方案,可有效减少试算次数,提高基坑设计的效率。通过对试验结果进行方差分析可知,在深厚软土地区"悬浮式"水泥土框架支护结构中,坑底土体加固厚度对控制基坑的变形发挥极其重要的作用;其对墙顶水平位移、墙顶竖向位移和坑底隆起的贡献均超过80%。     

含深厚海相软土层基坑开挖变形影响因素分析

支护结构对软土基坑开挖变形具有重要影响,结合深圳某软土深基坑工程实例,通过室内三轴试验测定深圳地区典型海相沉积软土的修正剑桥模型参数,采用FLAC~(3D)有限差分软件模拟基坑开挖过程,对基坑变形的影响因素进行分析。数值模拟结果表明,在围护结构入土深度、支撑体系刚度、围护结构刚度、锚索预应力几个因素中,对围护结构水平位移影响最大的因素是支撑刚度,对坑外地表沉降影响最大的因素是锚索预应力;提高围护结构刚度能较为显著改善变形,但随着围护结构刚度的增大,这种影响逐渐减小。研究结论可用于软土基坑支护设计优化工作,对同类工程有一定的借鉴作用。