基于变形控制的深基坑工程土钉支护设计优化研究

文章依据基坑工程现行的国家规范和行业标准对基坑设计中的各项参数进行了合理的选择,对采用土钉墙支护的基坑各项设计参数对基坑的变形影响进行了数值模拟,分别得出了土钉长度、土钉水平间距、土钉倾角、土钉直径、面板厚度和坡顶超载对普通土钉支护结构的最大变形的影响规律,并给出了相对合理的各项参数的建议值。     

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

基坑分段支护设计及变形监测分析

以长春某深基坑支护工程为背景,对基坑支护体系设计与基坑变形监测进行论述和分析。根据基坑周边环境的复杂程度,基坑采用分段设计。在临近既有建筑和道路侧,分别采用桩锚、微管桩＋土钉墙＋预应力锚索的复合土钉墙支护及土钉墙支护3种形式。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行监测,对周围建筑进行了水平、沉降位移的观测,并对土体深部位移进行了监测。通过对监测结果的分析,证明复合土钉墙可有效控制变形,但在快速开挖的情况下,土钉墙对该基坑变形的控制效果较差,通过监测,及时处理了支护结构存在的危险,避免了事故的发生,证明了基坑监测的必要性。     

住宅楼基坑土钉墙支护

根据中华人民共和国行业标准<建筑基坑支护技术规程>及某住宅楼场地的基坑周边环境,以土钉墙作为基坑支护,计算了土钉的受拉及抗拉荷载,设计了土钉的尺寸,验算了基坑侧壁的整体稳定性.     

桩锚与土钉联合支护结构的优化选型

桩锚支护结构中预应力锚杆分为自由段和锚固段,通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,锚杆预应力直接作用于排桩上,使基坑侧移受到限制;土钉支护结构中土钉全长锚固,通过基坑边壁侧移以部分释放土压力,并使土钉产生拉力,优势滑裂面前后土钉拉力平衡并直接作用于土体,限制土体边壁的继续变形,形成基坑边壁的支护结构。因此桩锚与土钉是两种受力机理不同的支护结构,将土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形,关键是土钉和桩锚支护结构的选型设计,通过受力变形分析合理决策联合支护结构．使二者均能充分发挥其技术优势。本文根据桩锚和土钉支护结构的施工特点、受力变形特点,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构协同工作的设计原理,根据工程实际环境条件建议了联合支护结构的优化选型方法。     

考虑地下水时土钉参数对基坑稳定性影响

为研究考虑基坑地下水渗流的情况下,土钉长度、倾角、竖向间距及土钉布置位置等参数对土钉支护基坑稳定性的影响,采用有限元强度折减法进行分析.计算结果表明:在支护条件一定的情况下,基坑开挖计入地下水渗流影响时的稳定安全性较低;基坑的安全系数随着土钉长度的增加而增大,而增长幅度会逐渐降低;存在土钉最优倾角使基坑稳定性最强,安全系数最大.考虑地下水影响时,土钉的最优倾角为20°,而忽略地下水时的土钉最优倾角为15°;是否考虑地下水对土钉最优位置的影响不明显.     

淤泥质软土基坑搅拌桩与土钉复合支护结构受力与变形特性研究

基坑支护对于结构的受力和位移的控制问题一直在设计施工过程中占据重要地位,尤其在软土地质条件下,因为软土自身具有较差的稳定性以及具有流变性等特性。本文针对淤泥质地质土层基坑的开挖支护结构问题,探讨了搅拌桩复合土钉支护体系在淤泥质地质土层的应用;使用FLAC3D的有限差分程序,结合正交试验方法来探讨影响基坑变形与稳定性的不同因素,同时基于某在淤泥质土地质条件下的基坑施工现场的实际监测结果,深入分析这一支护结构的敏感程度、变形特点与稳定特性,从而来探讨不同干扰因素取值条件下基坑在特定支护情形下的受力特点、变形规律、以及稳定特性。结果表明,搅拌桩和土钉复合支护对基坑以外支护影响较小,且搅拌桩和土钉复合支护轴力呈现两头大,中心小趋势,土钉倾角为30°支护效果最佳。该种支护体系施工工艺简单,并且技术操作相对简单、造价低,具有较高的实践应用价值。     

考虑尺寸效应的小尺寸深基坑土压力与变形计算分析

基坑侧壁土压力分布是深基坑支护设计的主要依据,对于进行支护结构设计具有重要的指导作用。本文主要考虑尺寸效应对基坑土压力与变形的影响,建立小尺寸深基坑主动土压力计算模型。通过假定滑裂面并采用极限平衡理论进行土压力计算。然后,借助PLAXIS 3D有限元软件建立不同平面尺寸与深度的基坑三维有限元模型,进行基坑侧壁土压力与变形计算。根据计算结果得出不同平面尺寸的基坑土压力与水平侧移变化规律。并将有限元计算结果与朗肯主动土压力理论计算结果进行对比。受尺寸效应影响,小尺寸深基坑的土压力减小,剪切破裂角不再是定值45°+φ/2。研究结果将丰富小尺寸深基坑土压力计算理论,为此类基坑的支护设计提供参考。     

考虑变形影响的基坑动态支护设计

基坑支护设计中,设计人员面临的最大问题就是土压力的计算,不同的设计规范之间对于土压力的计算有较大的差异造成设计结构不够准确、统一。而且,由于土压力受很多因素的影响其大小并不是一成不变的,对基坑支护的安全形成重大的隐患。本文针对土钉支护的基坑,考虑了基坑开挖过程中的基坑位移及土钉支护结构的变形量对土压力造成的影响,重新定义考虑基坑水平位移及支护结构变形的土压力的计算及分布形式并结合了实际的工程验证了其在工程上的适用性。     

复合土钉墙支护基坑颗粒流数值模拟研究

利用基于离散元理论的颗粒流软件PFC3d建立基坑开挖土钉支护的三维颗粒流模型,通过分析有复合土钉墙支护基坑和无复合土钉墙支护基坑数值模型的位移场和应力场,研究复合土钉支护基坑开挖过程的规律和土钉支护的机理。由于复合土钉的作用,复合土钉墙支护基坑和无复合土钉支护基坑在变形程度和变形模式等方面存在较大差异。复合土钉墙支护基坑挡墙变形较小,出现“两头小、中间大”的大肚状变形模式,坑底隆起量和墙后土体沉降量相对于无土钉墙支护基坑均较小。利用土拱效应来分析复合土钉支护机理,认为土钉支护作用不仅仅是土钉和土体之间相互拉拔作用,土拱效应才是复合土钉墙支护作用机理的关键。细观机理研究和颗粒流数值模拟为复合土钉墙支护基坑的机理研究提供新的思路和方法。     

沈阳东森深基坑工程三维有限元分析

沈阳东森商务广场深基坑工程位置毗邻沈阳市政府和市区主要交通干线,基坑平面形状复杂,开挖深度大。为了进一步研究沈阳地区深基坑开挖对土体变形和应力影响规律,控制基坑侧壁与支护结构变形,采用现场原位测试获得的土体参数,应用有限元软件ADINA建立三维模型,对施工过程进行了动态模拟分析。并对支护结构水平位移进行了现场监测,监测结果与数值模拟结果基本吻合,验证了模型的可行性和模拟结果的可靠性。分析结果表明,基坑侧壁的最大水平位移发生在顶部,坑底隆起值越靠近基坑中心越大,向坑壁方向逐渐减小。锚索轴向应力在锚固段顶点有应力集中现象,反映出锚固段的锚固效果较好。在坑底坡脚位置土体主应力集中,该区域为土体塑性破坏区,建议对该处进行加固处理。     

基坑开挖对周边环境的影响分析

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.     

回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性研究

贵阳市地铁1号线望新区间隧道地质环境复杂,位于回填区,地下水丰富,埋深浅。针对此类环境,首次将三台阶七步开挖法引进到地铁区间隧道施工中,通过影响隧道开挖稳定性的关键因素分析及施工方法的数值模拟,结合现场实测,研究了回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性。研究结果表明：超浅埋开挖,回填土地层承载拱难以形成;开挖过程中拱顶、拱脚及仰拱部位产生拉应力,拱腰部位出现应力集中,为压应力区;地表及拱顶沉降变形主要受上台阶导洞开挖的影响,中、下台阶导洞的影响次之,核心土开挖影响较小;核心土及仰拱开挖对拱底围岩变形产生较大影响;因此在开挖过程中要对上述位置进行重点监测,可为今后类似工程提供借鉴。     

兰州地区深基坑支护技术探讨

分析兰州地区深基坑支护的设计和施工现状,探讨适合于兰州地区的深基坑支护技术.分别介绍土钉墙支护、土钉加预应力锚杆联合支护、框架预应力锚杆支护技术的作用机理,结合工程实例说明其在兰州地区的应用.实践证明,这3种支护技术适合于兰州地区.当基坑深度小于8.0 m时,采用土钉墙比较合适;当基坑深度在8.0~10.0 m之间时,可以考虑采用土钉加预应力锚杆的复合支护结构;当基坑深度大于10.0 m时,选择框架预应力锚杆支护结构更加合理.     

考虑基坑开挖空间效应的邻近建筑物沉降预测方法

通过工程监测数据统计,分析了基坑开挖引起的墙后土体变形特性,再结合建筑物变形响应研究提出了一种考虑空间效应的紧邻基坑建筑物沉降简化算法.重点研究了土体变形空间分布规律,发现可以采用高斯函数对墙后土体变形空间效应进行定量描述,结果表明,基坑短边处变形空间效应不明显,长边上拐角处变形明显小于中部变形.坑后土体可划分为3个区域,不同区域空间效应分布不同,而且建筑物短边刚度对土体变形空间分布影响不大.建筑物沉降简化算法以监测数据统计规律为基础,结合变形空间分布规律可以预测邻近基坑建筑物沉降,通过经验系数γ可将土层性质、周边施工情况等纳入考量,使建筑物沉降预测更为准确.算例分析表明,本文方法计算值与实测值有较好的一致性,可为预测、分析紧邻基坑施工的建筑物沉降提供参考.     

坑底加固模式对软土深基坑变形的影响

软土基坑被动区土体的加固对于控制开挖变形和保护周边环境具有重要作用,目前从三维空间角度探讨坑底加固模式对基坑变形影响的研究还不多见.基于ABAQUS有限元分析软件,针对上海某软土地铁车站深基坑在不同加固方式下的基坑变形进行计算分析.研究结果表明:在相同长度的基坑内布置相同加固比例(加固体沿基坑纵向长度占基坑纵向长度的比例)的抽条加固体,加固体置于开挖段中心对基坑变形的抑制效果高于加固体置于开挖段边侧;增加抽条加固的加固比例能够有效减小基坑变形;在四类不同加固方式中,满堂加固对基坑变形的抑制效果最大,对于狭长型软土深基坑,墩式加固与裙边加固对开挖变形的抑制效果不明显且差别不大.     

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.     

梅列互通滑坡的历时变形分析及治理效果评价

为复杂高边坡滑坡病害的预防与治理提供借鉴与指导作用,基于坡体变形测斜实测数据,并结合地质钻孔资料与坡面逐级开挖观测资料,对梅列互通高边坡滑坡病害的发生与发展规律与预防措施进行了分析研究。结果表明：施工开挖对坡体稳定度的影响规律同坡体的宏观历时变形破坏表征具有一致性;从坡体测斜位移监测曲线来看,应急锚固和根治锚固工程都有效地抑制或减小了加固坡体范围内的变形,应急锚固在抑制坡体变形的同时影响或增大了坡体深部的变形;根治锚固工程首先抑制住坡体深部变形的发展,继而使坡体的浅部变形趋向停止。综合分析各工况阶段的监测结果表明,梅列互通边坡滑坡经治理后,坡体已趋于稳定状态。     

深基坑稳定性与支护效果评价的有限元分析

本文以某地铁基坑工程为例,利用有限元数值模拟手段对基坑的稳定性、基坑周边地表沉降量、基坑坑壁及坑底位移进行了预测和分析,认为对于土质基坑开挖深度不超过5m时,利用抛物线函数预测法可以取得比较好的结果。而对于基坑开挖深度超过5m的基坑利用正态分布函数预测法可以取得比较好的结果。最后本文探讨了深基坑采取支护结构后利用有限元数值模拟手段进行变形预测的可行性,供工程技术人员借鉴。