深基坑支护理念演进和设计方法改进剖析

基于我国30多年建设实践,分析现有深基坑支护临时性理念、与主体结构相结合理念实施的优点和不足,提出促进基坑支护工程高质量发展的永久化理念。结合济南某基坑工程,阐释三个理念的逐次提升和相应支护结构的计算内容,定义适应与主体结构相结合理念、永久化理念的结构岩土化、岩土结构化设计方法;重点分析土钉墙与抗浮锚杆相结合的复合土钉墙的设计,以及抗浮锚杆与外伸支撑、水平楼板永久支护结构中抗浮锚杆的力学性状与耐久性,分析了永久支护对于地下室外墙受力机制的影响,阐释深基坑支护理念演化方向和与之适应的设计改进内容。对于反思我国岩土与结构设计管理体制,促进基坑与基础设计理论和方法进步,推动“新发展理念”在基坑工程的实践具有导向价值。

循环张拉作用下新型多节泡土钉抗拔性能现场试验研究

新型多节泡土钉具有拉拔硬化特征,相比传统土钉,其在土质边坡中抗拔性能更优。为了探究实际工况条件下新型多节泡土钉的边坡加固性能,并与传统土钉进行比较,开展7组新型多节泡土钉及传统土钉现场循环张拉试验,研究注浆工艺、节泡间距及埋深对土钉抗拔力及其发挥速率的影响规律,进而探明了每一循环下土钉弹、塑性拉拔位移占比,并分析其内在机理。试验结果表明:循环张拉作用下,注浆工艺对土钉的抗拔力影响显著,采用改进式压密注浆工艺和直接压密注浆工艺的土钉抗拔力远远超出传统注浆工艺,且初期的拉拔硬化现象更明显。采用改进式压密注浆工艺的土钉抗拔力发挥速率最快,直接压密注浆工艺次之,传统注浆工艺最小。从总体趋势上看,新型多节泡土钉抗拔力发挥速率在降低,传统土钉抗拔力发挥速率在升高。采用改进式压密注浆工艺虽然不能提升土钉弹性拉拔位移的占比,却能显著提高极限抗拔力;节泡间距对多节泡土钉抗拔力和抗拔力发挥速率影响较小,主要受到土钉周围土体强度的影响;埋深影响多节泡土钉的极限抗拔力,埋深越大,极限抗拔力和初始抗拔力发挥速率越大,同时抗拔力发挥速率随拉拔位移递减的趋势也更加明显。研究成果对提高新型多节泡土钉加固性能和优化工程应用提供指导。

深基坑斜直交替钢管桩复合土钉墙数值模拟分析

依托福建某医院的基坑工程实例,采用数值模拟方法,研究斜直交替钢管桩复合土钉墙支护结构的变形特征及其稳定性。结果表明:坡面水平位移最大变形出现在基坑“腰部”,设计时应适当加强此位置的变形控制;斜直交替钢管桩复合土钉墙支护体系安全可行,其较双排直立钢管桩复合土钉墙及单一土钉墙有更好的变形控制能力和更高的稳定性。

考虑土性参数空间变异性的珠三角软土地区土钉支护结构可靠度分析

如何定量定性描述软土土性参数空间变异性对准确确定软土土性参数和合理评价软土地区土钉支护结构稳定性至关重要。采用既有统计分析方法定量描述空间变异性通常需要大量数据,难以满足。本文基于随机场理论模拟软土土性参数空间变异性,建立了一套考虑土性空间变异性的软土地区土钉支护结构可靠度设计方法,最后以MATLAB软件包为平台进行计算程序的开发与工程实例研究。分析结果表明,本文采用随机场方法模拟软土土体固有空间变异性及其在土钉支护结构可靠度分析中的应用具有合理性与普适性。

不同注浆工艺下土钉的现场拉拔试验

针对传统注浆工艺下土钉注浆控制难、抗拔性能不佳的问题,开展不同注浆工艺的土钉现场抗拔对比试验,探究传统注浆工艺、改进式压密注浆工艺以及分步改进式压密注浆(预注浆+改进式压密注浆)3种工艺下土钉抗拔性能及荷载传递规律,并将多节泡土钉抗拔力现场试验结果与理论模型计算结果进行对比分析。研究结果表明:注浆工艺对土钉的抗拔力影响显著,改进式压密注浆工艺和分步改进式压密注浆工艺下的土钉抗拔力是传统注浆工艺下的2倍以上,且拉拔初期的硬化现象更明显;改进式压密注浆工艺下土钉的轴力在节泡段变化显著,节泡端抗力占总抗拔力的75%左右;分步改进式压密注浆工艺下土钉轴力后段变化趋势与改进式压密注浆工艺下的土钉轴力变化趋势相似,其前段变化趋势与传统注浆工艺下土钉轴力的变化规律一样,呈线性减小,土钉端反力与侧摩擦力基本相等,且出现抗拔力软化时对应的拉拔位移最大;在3种注浆工艺下,土钉侧摩擦力都是靠近拉拔端最先屈服,且直径越大的节泡段提供的侧摩擦力越大。抗拔力理论模型能够基本反映不同注浆工艺下土钉在现场应用的抗拔规律,可为多节泡土钉的现场应用提供理论参考。

土钉支护边坡物理模型试验研究进展

为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土钉支护物理模型试验过程与结果;其次,对比分析典型边坡支护技术与新型边坡支护方式的特点及适用性;最后,通过复杂环境效应下的物理模型试验,探究海底边坡、台风暴雨边坡及高速远程滑坡3类特殊边坡的变形破坏机制。结果表明:土钉在各类边坡支护中均具有良好的适用性,但对于复杂特殊环境下边坡支护的可靠度与安全系数仍有待提高。实际中需融合新材料新工艺开展组合支护结构研究;同时,加强物理模型试验中的相似材料选取、观测手段创新、特殊环境模拟研究,提高监测数据的高还原度,实现边坡系统的全过程安全保障。

GFRP筋土钉支护钉头的锚固性能

土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位,为研究土钉钉头锚固性能,以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32 mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行研究。研究结果表明,该GFRP筋钉头极限承载力在240~290 kN之间,当螺母拧紧时螺纹副的应力主要分布在螺纹牙前3环,其中以钉头第1环螺纹牙应力集中现象尤为明显;此外,采用螺纹展开法建立钉头螺纹牙的力学模型,得出了第1环螺纹极限剪切强度与钉头极限荷载之间的关系,并通过计算得出该GFRP筋钉头极限承载力为244.54 kN,与试验结果相符。通过室内钉头锚固性能试验的脆性破坏特点,确定GFRP筋钉头安全系数在1.8~2.0之间,并判定此种GFRP筋安全荷载在125~135 kN之间。

土钉墙+桩锚式组合的深基坑支护技术研究

以石家庄市某深基坑项目为案例背景,通过研究土钉墙+预应力锚索组合的支护形式,将理论与施工现场实际相结合,同时对常见的施工质量问题进行分析并提出相应的解决措施,以期为相关工程提供参考经验。

中空GFRP筋土钉抗拔性能研究

中空GFRP筋土钉是一种空心厚壁土钉,具有质量轻、易切割、耐腐蚀等优点。目前,对中空GFRP筋土钉的研究相对较少,对其抗拔性能和抗拔机理尚不清楚。依托北京地铁12号线北岗子站基坑工程,对中空GFRP筋土钉进行了现场抗拔试验,并采用FLAC3D数值模拟探究了不同拉拔力下中空GFRP筋土钉应力和位移沿钉长的分布规律,分析了不同内径和长度对应力分布和抗拔力的影响,对中空GFRP筋土钉的抗拔机理进行了分析。研究结果表明,拉拔过程中土钉的位移和轴力沿钉长呈指数衰减,剪应力在距钉头1.5 m处达到峰值,在距离钉头3.5 m处降至零;增大内径使土钉轴力沿钉长衰减更快,同时可提高其抗拔承载力,建议外径为32 mm的中空GFRP土钉内径取为15 mm;增加土钉长度不仅可以在一定范围内提高其抗拔力,还可使土钉轴力分布更均匀;中空GFRP筋土钉的破坏过程可分为弹性、塑性和破坏三个阶段,其破坏形式表现为拔出。

地铁车站附属结构工程中的清障施工技术

[目的]随着城市地铁建设施工技术的不断提高,地铁车站附属结构距离既有建(构)筑物越来越近,既有建(构)筑物用于边坡支护的土钉及锚杆不可避免地与附属围护结构在空间上存在冲突。因此,需选择合理清障施工技术方案,清除现有障碍物,确保附属围护结构顺利施工。[方法]根据城市地铁车站附属结构施工中清障工程经验及现状调查研究,总结了土钉及锚杆的常用清障技术,结合土钉及锚杆的主要清障技术提出了4种地铁车站附属结构施工的清障施工技术方案,并结合工程实际从清障施工技术方案的优缺点、造价、工期、成桩质量及安全等方面对附属结构施工的清障施工技术方案进行了对比分析。[结果及结论]经工程现场实施,全回转清障技术的施工功效高,其采用钢套筒护壁时的成桩质量好,基坑开挖后SMW(型钢水泥土搅拌)桩止水效果较好,基坑变形均在监测可控范围。因此,地铁附属结构工程中清障施工采用全回转清障+SMW桩的施工技术方案,可取得较好的工程实施及经济效果。

棚户村改造工程中深基坑开挖及支护技术研究

文中以驸马庄棚户改造工程为例,结合地质勘察资料,采用“土钉墙+挂网喷浆”复合支护技术,按照分层开挖、层层支护的原则确保深基坑开挖任务顺利完成。从沉降观测情况看,最大累积沉降量为18.5 mm,在允许范围内,工程实践取得了良好的支护加固效果,为深基坑开挖与支护提供了参考。

无地基处理的深坑开挖方法

超高层房屋建设时,通常会存在地下结构施工,其中,基坑开挖中最为重要的是电梯井、集水井等深坑结构的开挖,其开挖速度决定了结构的施工速度。采用槽钢支护法不仅避免了放坡开挖对原状土层的扰动,还提高了施工效率,是一种较为实用的深坑开挖方法。

考虑地质影响的深基坑复合土钉墙最优支护参数选择技术

通过勘察一区域综合办公写字楼主楼获取土层详细指标,利用土钉抗力参数计算选取最佳土钉墙材料,并设计深基坑复合土钉墙支护方案与施工流程。将设计好的施工方案输入到FLAC3D软件中模拟深基坑支护结构,模拟不同地质影响下的侧压力系数。经试验验证:当土钉参数为5排、钢管嵌固深度参数为2 m时,支护结构可以最大程度降低深基坑的水平位移与沉降;在侧压力系数较大情况下,可以保持较低的竖直位移与深基坑坑底隆起值,具有较好的支护效果。

高层建筑深基坑开挖复合土钉墙支护施工技术研究

文中将复合土钉墙支护施工技术应用于高层建筑深基坑开挖中,根据施工要求,预先进行土方开挖与边坡修整,确保施工的顺利进行和边坡的稳定,避免出现意外情况;对土钉墙进行施工,确定工艺流程,从而实现高层建筑深基坑开挖复合土钉墙支护施工;根据实际施工条件,对工程中选取的观测点进行沉降位移观测。结果表明,该工程施工质量较好,满足设计要求。

深基坑支护方案设计及开挖数值模拟分析

随着城市建筑地下室建设规模的扩大,对深基坑的开挖和支护的技术要求也越来越高。本文以某深基坑工程为例,建立了相应的数值模型。利用FLAC3D软件分析了基坑在连续开挖过程中的变形和稳定性。根据数值模拟的结果,预测了可能失去稳定性的薄弱位置。提出了一个土钉加固方案来保持基坑的稳定性,采用索结构单元来模拟土与土钉的相互作用。计算结果表明,最大的水平位移发生在基坑壁的中间部分,最小的水平位移发生在基坑壁的角落部分。土钉支护通过分散土体的内应力,显著减少了基坑的变形。通过对数值模拟结果和基坑变形监测数据的对比分析,验证了模拟结果的可靠性。提出的加固方案有利于保证广场基坑的安全,可为类似基坑工程的加固提供经验。

某办公楼深基坑土钉墙支护设计与计算分析

由于国外某办公楼深基坑施工空间狭小,且与周围既有道路和河流距离很近,不具备自然放坡支护的条件,工程根据基础开挖特点和工程地质条件,通过论证和可行性研究,结合土钉墙支护的优点,确定在开挖深度最大的边坡采用土钉墙支护方案。文章通过对土样试验数据的分析和参数的选择,借助土钉墙设计软件对本项目的土钉长度进行设计,并按照土钉墙结构的构造要求和施工技术要求,对本项目深基坑边坡进行支护。

房建深基坑边坡安全稳定性评估方法对比研究

在探究房建深基坑边坡稳定性分析的双重手段中,本文深入探讨了极限平衡法与有限元法在加固过程中的显著差异。研究着重于45°和60°两种坡度的探讨,并在0°、15°以及30°的倾斜角度下采用钉子加固措施。结果表明,在安全系数、临界滑动面及土钉轴力等方面,极限平衡法展现出较有限元法更高的安全指标。两种方法在揭示的破坏面上展现出显著的分歧:在45°坡度下,极限平衡法揭示了土钉承受更大的轴力;而60°坡度时,有限元法却指出土钉轴力的增强。此外,钉长、土钉相互作用以及抗弯刚度等因素对稳定性分析结果产生了不可忽视的影响。

土钉墙在基坑支护中的应用

本研究通过项目实例,探索了土钉墙在基坑支护中的应用,并对土钉墙的工作原理、设计、施工和监测等关键环节进行了深入研究,提供了科学可行的设计及施工方法。实践证明,土钉墙在基坑支护中能够有效地控制土体滑坡、变形和沉降等问题,能确保工程的安全可靠进行。

土钉支挡结构在地铁基坑边坡稳定性分析中的应用

武汉地铁12号线某基坑采用放坡开挖施工方法,针对基坑开挖后边坡土体自稳能力降低、存在滑坡与垮塌风险的安全问题,依据力学平衡和数值模拟理论,采用平面滑动法和瑞典圆弧法,分别计算天然工况和土钉支挡工况下的边坡安全系数,以midas GTS NX数值模拟分析天然工况和土钉支挡工况下的边坡位移变化,并对杆体直径和喷射混凝土厚度等支护参数进行优化。结果表明:采用杆体直径为22 mm、坡面混凝土喷射厚度为150 mm的土钉支挡结构,边坡安全系数提高至1.39,大于天然工况下的0.495;边坡的竖向位移控制在1.8 mm,小于天然工况下的5.7 mm,表明土钉支挡结构提高了边坡稳定性,增加土体滑裂面的抗滑力。

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。