反压土作用下超大圆形基坑灌注桩变形响应

由于矩形和不规则多边形基坑开挖时容易产生坑角效应,通常采用具有明显空间拱效应的圆形支护形式进行超大基坑开挖。为了提升反压土计算方法在基坑支护体系的应用,本文提出了适用于深厚软土地区超大圆形基坑灌注桩变形分析的反压土简化理论,并采用数值分析及现场实测对理论分析进行了验证。结果表明:(1)推导得出的折减系数α在反压土平台及支护结构深度范围内均保持连续,仅为深度z的函数;(2)简化理论与土层结构法在计算结果上趋势一致,且在现场实测数据范围内,证明了简化理论具有实用性和可操作性;(3)在基坑反压土预留时,土体对称平衡布置更有利于控制基坑变形。简化理论促进了反压土在基坑工程中的应用,提高了基坑开挖的效率。

桩锚支护结构变形过大原因分析及处理措施

文中分析了深圳宝安某项目深基坑支护结构水平位移超过监测控制值的原因,为避免支护结构变形继续发展甚至破坏,结合监测情况及时采取了坑底土体反压、坑外土体孔洞探测、桩后土体注浆加固、局部增设锚索、加强监测等措施,有效避免了支护结构变形继续发展,及时化解了安全风险。

基坑开挖反压土作用机制及其简化分析方法研究

分析了反压土与支护结构相互作用的机制。在此基础上,基于弹性抗力法,结合天津市一些工程经验,建立了考虑反压土影响时支护结构内力和变形的计算方法,并结合工程实例进行比较分析。分析结果表明,反压土高度不变时,随着反压土的坡度减小或反压土宽度的增大,支护结构的最大位移和最大弯矩都逐渐减小;当反压土的坡度减小到一定值或顶宽增大到一定的程度时,支护结构的最大位移和最大弯矩不再减小而趋于一个定值。反压土土质条件对反压土的作用的发挥有着显著作用。开挖前进行良好的降水,开挖过程中注意不要扰动反压土,并对反压土做好良好的护坡,防止雨水侵入土坡,这些措施均有助于保证反压土作用的充分发挥。必要时,可考虑对反压土进行注浆加固。工程实测表明本文建议方法的计算结果与工程实测结果较吻合,并表明在开挖面积较大的基坑工程中,条件适当时,采用基坑内侧预留反压土的方法可不需设置水平支撑,可节约大量基坑支护投资,并缩短工期,具有良好的经济效果。

反压土对悬臂式支护结构嵌固深度的影响研究

基于Rankine土压力理论、滑移线场理论和Boussinesq解答在均布条形荷载作用下的表达式,建立了考虑反压土自重对坑底土体水平抗力的增强作用和反压土本身的嵌固作用两种机制时悬臂式支护结构嵌固深度的计算方法,并进行了算例分析。研究表明:虽然反压土能提供给支护结构的水平抗力较小,但由于其合力力臂较大,因此对支护结构有明显的嵌固作用;另外,反压土的自重能明显提高坑底土体的水平抗力。综合考虑反压土的以上效应后,支护结构的嵌固深度可以明显减小。基坑内侧预留反压土的施工方法可以省去水平支撑、降低支护结构深度,还可以节约投资和缩短工期,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。因此,在条件许可的情况下,该施工方法应优先选用。

基坑内预留土堤对基坑性状的影响分析

对粘性土基坑中预留土堤作用下的悬臂式排桩支护基坑性状进行不排水数值分析,研究了土堤尺寸、桩土相对刚度等各种因素影响。分析表明:在临时支挡结构前预留土堤可以明显地减小支挡结构变形和支护桩的嵌入深度与弯矩,从而降低工程造价。只要土堤自身稳定性满足要求,合理地增大土堤宽度和高度,可以减小基坑的变形和桩身弯矩,但在较小的坡度条件下无论是在粘土层中还是砂性土层中,预留土堤高度低于1.5 m,宽度小于2.0 m时比较经济。支护桩的刚度越大,要更大的土堤宽度才能有效地减小支护结构的侧移;粘土层不排水强度越大,土堤尺寸对侧移的影响就越小。

逆作法基坑支护结构三维m法及工程应用

逆作法技术广泛应用于软土地区敏感环境下的深大基坑工程施工。虽然基于连续介质力学的三维实体有限元方法已逐渐被用于分析评估深开挖对周围环境的影响,工程实用中支护结构的内力变形分析仍采用基于梁–土弹簧体系的弹性抗力法,而传统的支护结构弹性抗力法不能考虑逆作法基坑复杂施工因素的影响。以杭州某逆作法深大基坑工程为案例,结合现场实测数据,通过PLAXIS平面有限元分析与弹性抗力法反分析,得到逆作法深大基坑中盆边留土、坑底工程桩作用和蠕变影响的杭州软黏土等效水平基床比例系数m的拟合公式,提出了考虑逆作法复杂施工因素影响的基坑三维梁系有限元分析方法。研究表明,该方法的计算结果比现有方法更合理;对于深厚软黏土逆作法基坑工程,土体蠕变对基坑变形影响显著。

深大基坑首层盆式开挖对基坑变形影响分析

以上海中心大厦裙房逆作施工基坑的首层土方开挖为背景,针对盆式开挖盆边预留土堤大小对基坑变形影响进行了深入分析。结果表明,围护墙变形计算值与实测值较为吻合;在逆作法深大基坑中,围护墙厚度在0.8～1.6 m之间变化及是否考虑地墙落低作用对首层开挖的基坑变形影响不明显;采用梁单元模拟围护墙比采用实体单元的围护墙变形计算值要大10%～21%左右,原因是采用后者能考虑土体与墙之间摩擦力所产生的抵抗弯矩作用。预留土堤所承受的水平抗侧压力F随土堤宽度b的减小,先缓慢减小,当b达到为20 m左右时,F值达到最小值,接着随b的减小F值逐渐增加;对特定的盆边开挖深度h1,b值存在一临界值bc r,当b减小到bc r时,F达到峰值,此时如再减小b值,墙体位移将迅速增加;且bc r值随h1值增大而增大。最后根据分析,给出了盆式开挖预留土堤尺寸设计建议。

基坑开挖反压土截面特性对基坑性状影响的有限元分析

根据反压土和支护结构的相互作用机理,采用有限元计算分析了反压土宽度、高度、坡度、放坡级数、面积等截面特征对支护结构位移和内力的影响规律。计算表明,随着反压土宽度、高度、坡度的增长,围护结构内力和位移也随之减小,但当这些截面特性发展到一定值时,其内力和位移减小趋势也逐渐趋于稳定。反压土面积是决定围护结构受力和位移的决定因素,当反压土面积相同时,开挖完成后的围护结构内力和位移基本相同,但随着工后时间的增长,宽高比决定围护结构位移和弯矩变化率的发展趋势。通过对具体的工程实例的分析结果表明,当反压土面积相同时,放坡级数不会影响反压土的受力和位移,合理的放坡级数应根据现场施工难易程度选择。

考虑基坑坑内反压土作用的实用方法及应用

基坑坑内反压土可有效减小支护结构的内力、变形与嵌固深度,具有较好的经济效益,但是目前的基坑支护设计规范均未涉及反压土的设计计算方法,且目前工程界对此问题的研究尚没有形成统一的算法,设计人员多是凭经验设计。为了定量分析反压土的作用效果,基于理论力学中加减平衡力系的原理,提出了一种新的简化实用方法,即在支护结构的水平方向减去一个平衡力系来考虑反压土的作用。通过一个工程实例,将该实用方法的计算结果与有限元计算的结果进行了对比,初步验证了该方法的可行性和可操作性。该方法可为工程设计人员设计时参考和推广使用。

坑内预留土作用下多支点支护结构的变形内力计算

基坑围护结构内侧预留土可有效减小围护结构内力和变形,且设置灵活,在工程中应用日益广泛。为了分析坑内预留土对多支点支护结构的作用效应,首先,基于三参数地基弹性梁模型,根据支护结构沿竖向受力模式的不同,给出了一种考虑坑内预留土作用影响的计算分析模型及控制方程组;在此基础上,通过桩身离散和矩阵传递法,推导建立了多支点支护结构内力变形计算的矩阵表达式,并给出半解析解答方法;最后,采用该方法对工程实例进行计算,并对坑内预留土设置宽度、高度的影响规律进行了分析,验证了方法的可行性,可为支护工程设计施工提供参考。

基坑反压土时间效应影响的有限元分析

由于软土具有较强的流变性,基坑变形除了考虑瞬时变形还有必要考虑蠕变变形,目前基坑考虑软土蠕变变形方面的研究较少。本文在基坑开挖反压土分析时考虑了其时间效应的影响,采用PLAXIS 3D有限元软件中的三维软土蠕变模型(SSC模型),并结合具体工程实例,计算了反压土对于围护结构变形和内力、土体应力和对环境的影响的时间效应,并考虑当反压土面积一定时,随着时间的发展,宽高比与围护结构变形和内力以及土体应力的变化存在一定比例关系。工程表明,缩短工期、控制反压土暴露时间、控制降水并且必要时可对反压土进行一定的加固,可减少反压土蠕变变形,增强反压土稳定和安全性,同时也增强了基坑的整体稳定性。

支护结构前反压土计算方法回顾及一种新的简化分析方法

支护结构前设置反压土可有效减小支护结构的内力、变形与嵌固深度,取得良好的经济、环境效益。鉴于各类有关基坑支护的规范均未涉及反压土的设计、计算问题,且业内对此问题的研究不多又观点不一,整理、分析以往反压土体的计算方法,并将其归纳为4类:(1)支护结构前附加荷载;(2)Boussinesq附加应力近似;(3)改进的弹性地基梁;(4)整体有限元协同计算。指出了各法中存在的疑点、计算的要点、适用的条件,归结了反压土作用的本质机制。基于竖向弹性地基梁理论提出了一种新的简化分析方法,该法以反压弹簧和坑底超载的方式模拟反压效应,概念清晰、计算简单,并针对某基坑支护方案,考虑不设反压土台、设置反压土台、加固反压土台等3种情况进行对比计算,验证了方法的可行性和有效性,得出了普适性的结论,以期对支护工程的设计施工提供参考。

基坑预留土台的简化分析方法研究

利用有限元软件对基坑预留土台对围护结构的内力及变形的影响规律进行研究,并对预留土台作用下围护桩的内力及变形的简化计算方法进行探讨。分析结果表明,预留土台的存在对减小围护桩的内力及变形具有显著的作用,且随着预留土台宽度、高度的增大,围护桩的内力及变形呈明显的减小趋势,但当预留土台宽度增大至约1倍开挖深度时,围护桩的变形逐渐趋于稳定。当计算预留土台作用下的围护桩变形及内力时,先利用弹性地基梁法计算该开挖深度下的围护桩的变形及内力,然后乘以预留土台的面积折减系数,即可得到预留土台作用下的围护桩变形及内力。经实际工程验证,采用该简化计算方法可较为简便地计算预留土台作用下围护桩的内力及变形。

反压土和钢管内斜撑在深基坑支护中的应用

分析施工过程中钢管内斜撑+桩支护体系的变形和内力特征,并详细讨论了内斜撑间距对基坑支护结构的影响。结果表明,反压土和内斜撑更有利于节省工期和造价。

刚性挡墙前土台被动土压力模型试验研究

通过模型试验,采用风干砂土实测了绕墙底转动(RBT)位移模式下刚性挡墙土台被动土压力的大小,研究了土台土压力的分布规律以及土台宽度对土压力的影响。与Daly M.P.和Powrie W.(2001)提出的多层楔体试算法结果对比表明:土压力实测值接近于计算值,合力作用点高于计算值,在工程中按多层楔体试算法计算砂土台被动土压力是偏于安全的。

预留土基坑支护性状的有限元分析

应用小应变硬化土本构模型对郑州典型粉土地层中的预留土支护基坑的支护性状进行有限元分析,探讨预留土形状参数——顶部宽度、底部宽度等对基坑支护体系变形以及支护桩墙最大弯矩等的影响规律。借助强度折减有限元技术对各工况下支护体系的稳定性进行分析,通过分析强度折减安全系数,支护体系整体失稳与预留土局部失稳的先后关系等,揭示预留土形状参数对基坑支护性状影响的内在原因。并基于有限元计算结果对其它文献中的论断进行研判,分析其正确性和适用范围。分析结论对今后预留土支护基坑的设计以及优化设计颇具指导意义。

基于上限理论的预留土支护基坑极限抗力分析

预留土支护基坑被动区的抗力大小与分布是预留土支护基坑分析设计的基础,但目前还没找到预留土支护基坑被动区抗力计算的合理方法。根据预留土支护的特点,基于极限分析上限理论,运用竖向条块对预留土支护基坑被动区进行离散,并构建相容速度场,从而提出了预留土支护基坑被动区极限抗力的上限解法。借助优化技术对相容速度场的优化分析获得了预留土支护基坑被动区抗力的最优上限解。为检验所提出上限解法的合理性,对不同挡墙高度、地质参数等条件下的被动土压力进行了计算,并与经典朗肯理论解的土压力值以及破坏面进行对比。应用所提出的预留土支护基坑被动区抗力上限方法,对不同预留土顶部宽度、预留土底部宽度、预留土高度以及预留土边坡坡度系数等参数条件下的被动区极限抗力值、极限抗力沿深度的分布以及破坏面进行了计算分析,讨论了这些参数对预留土支护基坑被动区抗力以及破坏面的影响规律。所提方法为今后预留土支护基坑的设计以及优化设计奠定了基础。

坑内留土对双排桩支护结构的影响分析

为研究坑内留土对双排桩支护结构的影响,采用有限元数值分析方法,对坑内留土尺寸、加固效果、弹性模量大小等进行参数化分析,深入研究双排桩的位移、弯矩及被动区土压力的变化规律。结果表明:(1)增加留土宽度和高度均能减小双排桩的位移和内力,且后者对位移和内力的控制效果更显著;(2)加固留土后可显著减小双排桩的位移;(3)当留土弹性模量E增大到80 MPa及以上时,双排桩位移减小不明显;(4)当留土宽度达到一定数值时,继续增加留土宽度对被动区土压力的提升效果甚微。详细介绍了双排桩结合坑内留土的支护形式,施工中对留土平台硬化处理是防止雨水浸泡导致留土平台失稳的有效措施;同时,留土平台上适量堆载可有效提高被动区土压力,对控制双排桩位移是有利的。将结论应用于凯德广场古田项目深基坑工程,取得了较大的经济效益和社会影响力。

预留反压土对基坑开挖效应数值分析

针对某基坑开挖工程采用地下连续墙、坑边预留反压土可行性问题,以该工程预留反压土关键设计思路与施工技术安全经济为目标,首先对基坑开挖过程挡土结构位移土压力曲线进行分析,并基于Midas/GTS建立了该基坑开挖工程三维相互作用体系有限元模型,对有/无设置反压土两种基坑工况进行非线性数值比对。结果表明,反压土能有效阻止周围土层和基坑基底的位移,并可对地连墙的不均匀沉降位移起到一定的控制作用,减小对冠梁产生附加次生的弯矩及剪力而导致的结构开裂破坏作用。基坑隆起与是否预加反压土关系不大,若所处地质环境良好,适当的采用反压土支护形式,可有效降低挡土结构位移与内力。变化反压土体积(包括顶宽、高度、坡度)对地连墙支护结构最大位移反应具有显著影响,当反压土具有适当体积时,地连墙最大位移反应可降低至5 cm以下,采用最优反压土体积参数可大幅降低基坑开挖时的支护费用。

反压土及注浆对重庆深基坑的影响研究

为提高基坑数值模拟的准确性,利用Plaxis里的Hardening Soil Model,对7种不同反压土宽度条件下,重庆某悬臂式桩板挡墙支护的深基坑进行数值计算分析,研究表明反压土宽度的增加可有效减少支护桩桩顶水平位移、坑后地表沉降及桩身最大弯矩;随着反压宽度增大,这种效果大多逐渐被削弱。随后,对支护桩周边土体“注浆”与“不注浆”两种情况下,该基坑的数值计算结果进行对比分析,研究表明坑底注浆加固后,桩顶水平位移、坑后地表最大沉降及桩身最大弯矩能减小17%~25%,效果显著。最后,对坑底反压及注浆的最优策略进行了探讨,研究表明,坑底注浆且反压土宽度不超过0.64H(H为基坑开挖深度)时,桩顶水平位移、坑后地表最大沉降及桩身最大弯矩随反压土宽度增大的减少量最明显。对于类似工程,建议对反压土顶面以下支护桩周边土体进行注浆加固,且反压宽度不宜超过0.64H。