Co-Evolution Optimization of Anchored Row Piles for Deep Foundation Pit

The thinking of co evolution is applied to the optimization of retaining and protecting structure for deep foundation excavation, and the system of optimization of anchored row piles for deep foundation pit has been already developed successfully. For the co evolution algorithm providing an evolutionary mechanism to simulate ever changing problem space, it is an optimization algorithm that has high performance, especially applying to the optimization of complicated system of retaining and protecting for deep foundation pit. It is shown by many engineering practices that the co evolution algorithm has obvious optimization effect, so it can be an important method of optimization of retaining and protecting for deep foundation pit. Here the authors discuss the co evolution model, object function, all kinds of constraint conditions and their disposal methods, and several key techniques of system realization.

成都地铁基坑围护桩大变形原因分析及对策研究

[目的]周边环境及地质条件复杂的地铁基坑施工稍有不慎易导致基坑事故的发生。需分析基坑围护桩大变形原因,并提出针对性加固措施。[方法]以成都某近接老旧建筑物的桩锚支护结构地铁车站基坑为工程背景,分析了基坑施工过程中围护桩体发生大变形的原因,提出控制围护桩变形的加固措施。通过Harding-soil二阶高级本构模型研究了围护桩发生变形后,坑内采用反压堆载、基坑坑外坡体采用钢管桩及再次开挖前加强两道锚索措施的可行性。[结果及结论]模拟计算结果及现场实测结果表明,围护桩累计位移为77.77 mm;围护桩产生大变形后采用加固措施,可将围护桩水平位移控制在53 mm以内;根据模拟计算结果及现场实测结果,二者桩体水平位移曲线变化规律一致。实际施工结果表明,采取加固措施后,基坑变形控制效果明显,后续施工过程中未发生大范围变形。

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockinghamπ定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

深基坑双排微型桩-锚-撑组合支护结构受力与变形特性

为深入研究深厚杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护结构随基坑开挖的受力与变形演化规律,首先,依托青岛市某深基坑工程开展双排微型桩-锚-撑原位试验,分析开挖工况下前、后排桩的桩身弯矩分布规律;然后,结合ABAQUS有限元模拟方法,明确微型桩、预应力锚索与钢支撑之间的协同作用及基坑变形规律;最后,揭示微型桩桩径变化、支护结构作用对桩身受力及基坑变形的影响机制。研究结果表明:增加开挖深度引起桩身正弯矩和负弯矩不断增大,极值点位置不断下移,桩身弯矩整体呈正“S”形分布;开挖至基底,前排桩的桩身反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m和开挖面位置,后排桩的桩身反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m和开挖面下方1.0 m范围内;基坑开挖竖向影响范围约为1.35H(H为基坑开挖深度),桩径增加近1倍,土体水平位移仅减少约51%,且随桩径继续增加,其对于限制基坑变形效果不显著;相较于桩锚支护结构,桩-锚-撑支护结构作用下,前、后排桩的最大水平位移分别减小34.9%和27.3%,基坑土体的最大水平位移减小46.0%。

桩撑式支护基坑通用弹性地基梁分析法

弹性地基梁法常用于模拟分析桩撑(锚)式支护基坑在开挖、设撑等施工工况中变形和受力的变化。目前利用该方法对某工况基坑分析时,首先要将整个支护桩在支撑处划分为若干个桩段,然后利用相邻桩段交界处的位移连续条件和受力平衡条件,推导出相应的待定参数方程,之后再利用求出的待定参数分析支护体系(基坑)的变形和受力。由于不同施工工况对应的支撑数和桩段数不同,因此该方法必须根据不同工况重新推导各自的参数方程,从而导致计算过程繁杂,难以形成通用计算公式和方法,也不易编程等问题。通过将支撑与桩段归纳为3种基本连接形式(即支撑分别相连于桩顶、相邻两桩段之间和坑底),本文建立了相邻两个桩段间待定参数的递推公式,进而推导出了适用于内支撑和锚索支撑形式、任意支撑道数、开挖或设撑工况的通用待定参数方程。该方程仅含4个参数,远少于现有方法且易于求解。文中算例结果验证了本文方法的合理性和可行性。

桩锚支护越冬基坑抗冻胀性能分析

为解决桩锚支护基坑的越冬问题,对该类基坑负温状态下的抗冻胀性能进行研究。可为实际工程中越冬基坑的桩锚支护设计提供参考依据。考虑锚杆的预应力、层数、间距及锚固长度等因素,运用FLCA^(3D)软件在负温状态下对桩锚支护基坑进行数值模拟研究,分析桩侧冻胀力及桩体位移的变化规律。结果表明锚杆预应力对基坑桩体水平位移影响非常显著,随基坑深度增加,桩侧冻胀力呈增-减-增趋势;随锚杆层数增加,桩体水平位移逐渐减小,而桩侧冻胀力逐渐增大;锚杆竖向间距对桩体的水平位移及桩侧冻胀力的影响较小,桩体水平位移越小,桩侧冻胀力越大;桩体水平位移及桩侧冻胀力随锚固长度增加而增大。研究结果可为桩锚支护越冬基坑的设计和应用提供指导和参考。

长春市某深基坑桩锚支护数值模拟分析

桩锚支护在深基坑工程开挖过程中具有较好的支护效果,使用有限差分软件FLAC3D6.0对深基坑进行各个工况的模拟具有重大意义。本文以长春某深基坑工程为研究对象,使用FLAC3D6.0有限差分软件进行三维建模,模拟基坑开挖过程中产生的地表水平位移、竖直沉降、坑底隆起以及围护结构的位移等,并做出总结。结果表明,围护结构在各工况下的水平位移随着距基坑边缘距离变大而逐渐减小;基坑水平位移最大值一般出现在基坑中间;坑底隆起值的变化与围护结构水平位移呈正相关;模拟值与实测值的变化规律基本相同,验证了本次模型的准确性。

复杂条件下超深基坑三排桩锚索坑内支护设计及施工

基于星河雅宝四A地块项目设计应用了一种三排桩锚索坑内支护结构,根据其特点针对性地建立了相应的模型,并进行了支护结构抗倾覆稳定以及抗滑移分析计算。经现场实践,其各项监测数据均满足设计要求,应用情况良好,为复杂条件下超深基坑因周边环境影响提供了一种坑内支护的设计形式。

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明:1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H~0.96H(H为基坑开挖深度)。6)桩-锚-撑组合支护体系能够较好地限制基坑变形,选择合理的支撑预应力是该类基坑设计的关键。

基于锚杆静压桩加固的超深基坑邻近建筑沉降控制技术

以某多层砌体结构基础加固施工为背景,阐述了锚杆静压桩在超深基坑邻近建筑沉降控制中的应用,重点介绍了锚杆静压桩分批压桩以配合超深基坑土方分层开挖的施工方法。该法采用PLC自动持荷系统,可对锚杆静压桩的长期持荷动态调整桩端压力。监测数据表明:此方法可有效控制超深基坑土方开挖过程中的邻近建筑物沉降,降低施工风险,可为类似项目提供借鉴。

硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山公卫中心基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明:预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。

微型钢管桩-锚杆新型组合基础承载特性研究

为解决输电线路传统锚杆基础材料耗量大、施工安全问题突出、环水保效益差、施工工期长以及运输不便的问题,提出了一种装配式输电线路型钢群锚基础,包括型钢结构、微型钢管桩-锚杆新型组合基础。采用有限元方法建立了单根微型钢管桩-锚杆组合基础的三维精细化数值模型,研究了多种荷载工况下组合基础锚筋、灌浆体、钢管及周围岩体的应力场与位移场变化规律,并与普通锚杆基础计算结果进行了对比分析;分析了钢管尺寸、岩体强度等因素对新型组合基础承载性能的影响规律。讨论了新型组合基础水平位移与岩体强度的定量关系;将钢管、钢管内侧混凝土与锚筋简化为整体力学模型,基于Winkler弹性地基梁法建立了单根微型钢管桩-锚杆组合基础的水平位移计算方法,并将计算结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:相同工况下新型组合基础锚筋、灌浆体与周围岩体的应力及位移更小,新型组合基础适用于岩体等级为极软岩的情况;多种荷载工况下新型组合基础产生的位移随着岩体强度降低而逐渐增大,当岩体质量较差时,可采用增大钢管的横截面面积及长度等措施限制组合基础的水平位移。

钢螺杆锚桩压重联合静载试验钢梁设计与验证

为保证大吨位桩基静载试验安全实施,加载反力结构的合理设计至关重要。建立了加载反力平台钢梁的简化计算模型,分析不同受荷工况下钢梁的内力与变形发展规律,并对主、次钢梁截面尺寸进行优化设计。最后,针对实际静载试验项目对钢梁竖向位移、倾斜及锚桩抗拔力进行监测,验证钢梁计算模型的合理性。分析结果表明,钢梁在整个静载试验过程中的变形实测值均小于理论计算值;当施加的静载试验总反力超过堆载块和钢梁自重后,钢螺杆锚桩参与受荷,随着加载荷载的增大,其抗拔承载力的贡献逐渐增大;对于采用钢螺杆锚桩联合压重反力装置的静载试验,监测的各根钢梁竖向位移和倾斜总体一致,未出现明显偏心受力情况,表明该静载试验方法具有较高的安全性。

桩锚结构体系在深基坑支护中应用研究

桩锚支护结构具有合理的受力形式,较大的支护刚度,节约施工空间等优点,在深基坑支护中被广泛应用,文中以定西市某基坑桩锚支护结构为依托,通过计算分析不同预应力锚索组合下,桩身最大内力与位移的影响,合理选取桩身及锚索参数,能有效降低桩身内力及桩顶位移,使护坡桩结构受力更合理,可取得更可靠经济的支护方案。

基于横向变形约束弹性地基梁法的既有锚索桩极限承载力研究

以阿坝州岷江电化公司西侧滑坡前缘既有锚索桩为研究对象,既有锚索桩的极限承载力是滑坡综合治理中需要研究的关键。针对该问题,在桩身检测结果和锚索现场抗拉拔试验结果基础上,根据变形协调原理,对横向变形约束弹性地基梁法在桩锚固段地基水平抗力系数按梯形分布下的计算方法进行推导,并采用这种方法进行1-1'剖面既有预应力锚索桩的内力计算。把锚索极限承载力、既有桩身结构承载力和嵌固段地基强度条件共同作为限制条件,通过反分析方式不断逼近限制条件所对应的滑坡推力界限值,发现该工程中嵌固段地基强度对既有锚索桩的极限承载力起控制作用,并最终确定其极限承载力。该文所采用数据及计算方法可为同类工程研究分析提供参考。

基于故障树的深基坑桩锚支护风险评估及预防

为深入研究深基坑桩锚支护事故的风险和预防策略,采用故障树分析,构建了底事件的事件库和相应的故障树。引入了考虑时效性的增大系数法,对顶事件的概率进行科学调整。结合实际工程项目案例,对底事件的概率重要度和关键重要度进行了系统的排序与对比分析。结果显示,基坑超挖、坑边附加荷载、未及时支锚、降雨、未布置排水孔以及降水深度不足等风险因素是引发桩锚支护事故的关键因子。提出了针对性的预防措施,并在实际工程中加以应用。该研究可为桩锚支护事故的预防、应急处理、原因分析提供重要的理论支持,也可为类似工程的安全管理提供一定的参考。

不同支护形式结合处的基坑侧壁稳定性研究

在深基坑周围环境不同的情况下基坑应采用不同的支护形式,深基坑相邻的不同支护形式结合处(过渡段)的基坑侧壁是比较敏感的区域,容易发生变形不协调现象,因此需要对结合处的敏感区域进行研究。以郑州市城市道路交叉口、周边环境复杂的深基坑为研究对象,通过数值模拟和现场监测相结合的研究方法,对其双排桩支护方案与其相邻的桩锚支护方案的基坑侧壁结合处进行分析。研究结果表明:基坑开挖过程中两种支护方案的水平应力、水平位移、土压力等均有差别。随着开挖进行水平位移与水平应力逐渐增大。当开挖较深时,同一深度处桩锚支护侧水平位移大于双排桩支护侧水平位移、双排桩支护侧水平应力大于桩锚支护侧水平应力。

深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟与优化

为解决现有基坑开挖施工中存在支护桩设置不合理,造成地表沉降过大,影响施工质量的问题,开展深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟与优化研究。结合深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟得到的结果,对支护桩间隔距离、支护桩嵌固深度进行优化。采用优化后的施工方案可以实现对基坑地表沉降量的有效控制,提升工程整体施工质量。

云南红河特大桥浅埋重力式锚锭基础现场试验研究

云南红河特大桥建水侧采用浅埋重力式锚碇基础,锚碇后趾区和前趾区分别坐落在中风化板岩和强风化板岩上。该工程在前趾区域采用非等长刚性桩复合地基方案解决土岩组合地基、偏心受荷等因素引起的不均匀沉降和水平变位问题。为保证方案可靠性,项目在中风化和强风化板岩区域分别进行了3组直剪试验、3组载荷试验,针对刚性桩开展了2组单桩载荷试验。试验得到了中风化、强风化板岩的地基承载力分别不小于1200 kPa、800 k Pa,与基础的摩阻系数分别为0.60、0.55;单桩承载力特征值不小于3500 kN。

软岩地基斜锚-短桩复合基础水平承载性能研究

针对山区输电线路岩石地基斜锚-短桩复合基础这一新型基础型式,采用有限元方法构建并验证计算模型,并进一步以短桩的桩径及其嵌岩深度、斜锚长度、斜锚连接节点距地表深度为参数,开展嵌岩短桩及斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能对比研究。基于斜锚-短桩复合基础水平荷载-位移曲线初始弹性段、弹塑性过渡段和直线破坏段的三阶段变化特征,确定了各基础相应阶段的水平承载力。研究岩体及桩身截面混凝土应力分布特征、斜锚与短桩连接节点位置对斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能的影响规律,结果表明:斜锚与岩体间的黏结锚固作用可将基顶水平力转化为斜锚拉力,使水平荷载传递至斜锚周围及短桩桩端以下的岩体,进而有效提高斜锚-短桩复合基础水平承载性能。通过优化斜锚连接节点距地表深度,可减小桩径及其嵌岩深度同时满足相应基础抗水平承载力设计要求,从而有效降低基础施工难度,提高基础安全性。