富水砂层深基坑支护结构模拟分析与优化

基于北京市通州区某深基坑工程,依据降水开挖及支护方案,使用midas GTS NX软件建模研究了在土钉墙-桩锚联合支护下,不同锚杆条件对富水砂层深基坑开挖变形特征的影响,并基于实际施工方案进行支护结构优化。结果表明,桩锚支护中预应力锚杆能够有效加固深层土体,约束其水平位移,显著改善基坑稳定性,相较于无锚杆情况,坡顶和桩顶的水平位移最大值分别减少了60.9%和75.4%;桩锚支护情况下,桩身侧移随桩直径的增大先减小后增大,存在最优桩直径范围,且该范围受到锚杆预应力大小的影响。

桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法

本文介绍了一种桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法,以解决解析法在计算锚固段最优长度时的局限性和数值计算软件中缺乏相应设计功能的问题。该方法基于数值计算方法,将桩基支挡结构等效为梁单元,将锚固段地层等效为弹簧单元。根据锚固段长度和地基变形量的变化规律,利用二分法思想迭代求解地基最大变形量为容许变形量时的锚固段长度,从而获得最优锚固长度以及对应的结构内力和变形信息。该方法适用于单层和多层地层中的桩基支挡结构,以及抗滑桩、锚索桩、椅式桩和锚索椅式桩等多种形式的支挡结构。与传统的解析方法相比,该方法能够统一处理不同地层和结构形式下的计算问题,避免了解析方法难以获得解析解的问题,并且计算过程简单明了,适合实际工程中的程序化应用。

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.

深厚软土基坑软土锚固旋喷锚索计算初探

基于香港科技大学(广州)深厚淤泥基坑工程实践,对深厚软土基坑的桩锚支护结构建立了分析模型。采用剪切位移法计算全长位于软土的旋喷锚索的位移和刚度,并求解出对应桩锚节点处的位移。对多个软土基坑工程,采用剪切位移法计算软土锚固旋喷锚索的轴力与位移,并将计算值与实测值进行比对,两者总体吻合良好,表明剪切位移法可较好地揭示深厚软土基坑中全长位于软土的旋喷锚索的受力、变形机理。

深厚软土基坑中入硬土锚固锚索计算初探

基于香港科技大学(广州)深厚淤泥基坑工程实践与研究,对深厚软土基坑的桩锚支护结构,建立了分析模型。详细分析了锚索软土锚固段与硬土锚固段的不同受力、变形特征。采用弹性法计算软土段锚索受拉变形,采用剪切位移法计算硬土锚固段土体剪切位移,通过叠加软土段、硬土锚固段位移,可求得穿透软土锚固入硬土锚索的总位移,并求解出对应桩锚节点的位移。对多个软土基坑工程,采用该法计算穿透软土进入深部硬土层锚固的锚索总位移及其位移分量,并将计算结果与监测数据进行比对,两者总体吻合良好。

深基坑桩锚支护结构受力与稳定性研究

深基坑桩锚支护结构的设计研究涉及到桩基技术、锚杆技术、工程施工技术和监测技术等多方面的知识。本文以某项目深基坑工程为研究对象,结合现场监测数据,分析研究在开挖过程中基坑水平位移与地表沉降的变形特性,锚索内力变化的过程,得出随开挖工况不同桩锚支护结构变形以及锚索受力的变化规律。锚索的预应力损失主要发生在锚索锁定后的短时间内,随着开挖深度的不断增加,预应力逐渐得到恢复,轴力最大值出现在第二层锚杆位置附近;施加预应力后,锚头存在着向基坑外侧的微小水平位移,随着基坑的开挖,逐渐由向基坑外侧的水平位移变为向基坑内侧的水平位移,位移量随开挖深度的增加而增加,由于预应力锚索的使用,使支护桩的水平位移和竖直位移得到有效的控制,从而更好的控制基坑的稳定性;桩墙向基坑内侧的水平位移不一定发生在桩顶,而是在基坑底面以上一定范围内。

扶壁式挡土墙装配化结构设计应用分析

港口物流园区项目作为水陆联运项目的重要组成部分,面临人力资源紧缺、建设周期较短、用地受限等问题,装配式挡墙作为一种低碳环保新型结构,具有标准化设计、工厂化生产、装配化施工等技术优势,可解决上述问题。结合某港口物流园区项目和相关研究成果,通过分析扶壁式挡土墙装配化的特点、计算理论及结构体系,提出了人力资源成本小、机械化程度高,安装简单的扶壁式挡土墙装配结构体系,预制扶壁与现浇底板之间采用预埋锚栓灌浆连接,工期及所需人工均显著减少,并总结其设计过程中涉及的关键技术参数,可为类似工程的设计提供参考。

季节性冻土区深基坑桩锚支护结构冻胀变形控制研究

季节性冻土区深基坑支护冻胀影响问题常常由于温差不大、冻融时间较短容易被忽略,但某些特殊情况下冻胀影响产生的基坑坍塌事故却屡见不鲜。对基坑边坡冻胀机理及计算方法进行了总结描述,结合北京某深基坑支护工程,通过对2011～2012年冬季冻胀影响过程的监测与相应处理措施实施效果分析,总结了桩锚支护结构体系的冻胀影响因素,提出了相应注意事项、预防及处理措施。

某桩锚支护深基坑超挖变形分析与加固处理

以西宁某湿陷性黄土深基坑工程为背景,对深基坑支护桩施工嵌固深度不足的问题展开研究,分析了基坑在超挖过程中坑壁变形的原因并给出了合理的加固方案,取得了较好的效果;同时,利用MIDAS有限元软件建模分析了基坑在原设计方案、超挖变形及加固处理三种工况时支护结构与坑壁土体的水平和竖向位移。研究表明:桩锚支护结构可以有效的控制深基坑的变形,支护桩嵌固深度不足时可通过增设预应力锚索形成类似框架预应力锚杆支护结构保证基坑稳定;在原有支护结构基础上超挖基坑时,基坑稳定性及变形需重新复核;对不同支护工况基坑进行有限元模拟分析,可有效指导基坑支护优化设计、减少基坑工程事故。研究成果可为类似基坑支护结构设计和施工提供理论依据和实践参考。

深基坑桩锚撑组合支护结构变形影响因素的三维数值分析

桩锚撑组合支护结构是一种复杂的基坑组合支护形式,其影响因素众多,目前设计理论尚不成熟。结合工程实例,通过数值模拟和现场监测,分析桩撑锚组合支护结构的受力和变形规律,并对其变形的影响因素进行了分析。得出结论如下:围护桩参数、内支撑刚度以及锚索参数都对该组合支护结构的变形有影响。适当减小围护桩直径以及增大围护桩嵌固深度,都可以减小该组合体系的水平向位移;增大内支撑刚度,内支撑自身承受的力增大,锚索轴力减小;增大锚索间距以及减小锚索的倾斜角都会使体系中内支撑的内力增大。

地铁车站深基坑桩锚支护结构内力试验研究

为研究深大复杂基坑桩锚支护结构内力演化规律和受荷特性,以总面积约为16×104 m2、最大开挖深度为26m的基坑工程为依托,在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计,分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩的内力和锚杆内力进行监测。结果表明:(1)随着基坑的开挖,悬臂阶段3根支护桩外侧桩身应力呈拉-压-拉变化,内侧桩身应力呈压-拉变化;同一测点钢筋应力逐渐增大,最大值位置略微下移,应力零点出现的位置随桩长的不同而不同。单支点阶段随着基坑暴露时间的增加,外露桩身应力增大,桩身钢筋应力峰值出现在开挖面附近区域,嵌固段桩身应力变化复杂且应力零点比悬臂阶段出现的早。两支点阶段桩身钢筋应力变化更复杂,主要受基坑开挖时间和预应力锚杆的张拉锁定等因素的影响。(2)支护桩、锚杆支护结构设计需考虑其最大允许变形量;满足锚固长度临界值要求后,自由段越长,锚固效果越好,锚固段越短越经济。(3)在未施加拉力和不同拉力作用过程中,锚杆受力发生重分布,与以往土质或岩质基坑认识不同。(4)锚杆侧摩阻力中性点和潜在滑移面的出现与移动是一致的,可用于确定基坑潜在滑移面位置和锚杆临界长度。

支护桩与地下主体结构相结合的永久支护结构

为研究基坑支护桩在永久工况下的使用价值,对济南市某基坑桩锚支护结构进行永久化设计,通过设置支撑构件将支护桩与地下主体结构相连,形成共同抵抗坑外侧向土压力的永久支护结构体系,借助PLAXIS-3D有限元软件对该结构进行全工况模拟。结果表明:永久支护结构可有效减小地下室外墙土压力,基坑外侧土压力主要由支护桩承担,地下室外墙只承担少量回填土体的侧土压力,只需按构造要求设计;换撑之后,桩身弯矩和基坑外地表沉降均有明显增加,对支护桩受力和周边建筑环境均产生不利的影响,对支护桩设计提出更高要求;裂缝计算结果显示支护桩满足现有规范对混凝土结构耐久性的要求,为永久支护结构的推广奠定基础。

亚奥广场护坡桩内力及锚杆拉力测试与分析

针对北京地区深基坑支护结构的实际受力与理论计算结果出入很大的问题,对北京亚奥广场支护结构的监测结果进行了分析．监测结果表明,护坡桩内钢筋的应力一般仅为数十MPa,远远小于设计强度值。而锚杆的实际拉力也仅为原设计值的1/3-1/2,说明实际作用于支护结构上的土压力显著小于设计采用的土压力值．监测结果为类似工程的设计提供了参考．

桩锚支护体系在大型深基坑工程中的应用

以南京火车站站前广场地下停车场基坑工程为实例,采用桩锚支护体系解决了基坑紧邻火车站站房施工场地复杂的支护难题,并对桩锚支护体系的设计计算作了详实的分析,提出了桩锚支护体系在施工中应注意的几个问题。

某高边坡桩基立柱锚拉式挡土墙设计

结合某高边坡工程支挡结构设计实例,简述了桩基立柱锚拉式挡土墙的工程特性、设计方法和施工要点。着重讨论了该支挡结构的计算模型,分析时可将支挡结构的稳定性问题转化为强度问题,提出先进行挡土墙墙顶以上边坡稳定性分析计算,然后将桩基立柱及预应力锚定拉杆按桩–锚支护体系计算,再进行挡土墙计算,最后完成托梁、锚定墙等结构的计算。该支挡结构受力明确,适用于高填方的边坡支护中,扩大了挡土墙的使用范围,减小了上部挡土墙截面,同时减少了对坡体的干扰,具有推广的价值。

钢结构基础锚栓定位施工的改进方法

针对轻钢结构基础锚栓施工定位出现的弊端,提出锚栓定位的改进方法,以保证基础锚栓的准确定位。

框架预应力锚杆挡墙的系统可靠性分析

将立柱视为连续梁,锚杆视为固定或弹性支座,土压力荷载视为梯形分布,基于矩阵位移法与Matlab的符号函数求解功能,编制锚杆和立柱内力的求解程序。视锚杆的失效为脆性破坏与延性破坏的中间状态,分别按脆性破坏与延性破坏计算锚杆体系失效概率的上下限。对工程实例的计算结果表明,若将锚杆视为脆性结构,当其中一根锚杆破坏后其邻近锚杆失效概率迅速增加,最大增幅近12倍,验证脆性构件组成的超静定结构可视为串联系统;然后基于各根锚杆功能函数之间的相关系数矩阵,得到脆性破坏时锚杆体系失效概率的上限。最后,以立柱上所有锚杆同时达到极限状态的理想状态构建锚杆体系延性破坏时的功能函数,得到其失效概率的下限。

地下大型污水池爆扩抗浮锚固结构设计与应用

通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明:将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。

提高PHC管桩在深基坑支护中应用的技术途径

城市深基坑支护已从单一的支护方式发展到综合各种支护方式优点的综合治理方式或复合支护方式。预制预应力混凝土管桩因其经济性、施工对环境影响小等优点已在建筑物基础中广为应用,在基坑支护中则由于其抗弯能力小而受到一定的限制。本文研究了PHC500预应力混凝土管桩增强技术及增强后弯矩计算方法、桩锚及喷锚网复合支护技术的应用。通过某软土层中深度为7～9 m的地下室基坑支护,探讨了管桩在深基坑工程综合治理中应用的方法和可行性,为相关工程提供了具有参考价值的工程设计及施工实例。

某深基坑桩锚支护结构监测分析

根据某深基坑桩锚支护结构的支护特点及其周边环境情况,制定了相应的监测方案。重点对基坑护壁桩顶水平位移、基坑周边地表沉降及基坑附近原有建筑的位移进行监测。监测结果表明:基坑周边变形最大位置处于基坑每边的中间部位和基坑阳角处;预应力锚杆能够有效抑制支护结构的水平位移和沉降;基坑周边附近建筑物位移受基坑开挖速度、锚杆设置时间等因素影响,具有明显的时间效应和空间效应。监测结果为现场施工安全和合理组织施工提供了可靠的依据。