软土地区基坑前排倾斜双排桩支护现场试验及工作机理

基坑倾斜桩支护大幅提高了无支撑支护结构的适用深度,具有造价低、施工便捷、绿色低碳、变形控制好等特点,然而目前研究多集中在单排倾斜桩,对前排倾斜双排桩支护的试验、理论与应用的研究均较少。针对前排倾斜双排桩支护基坑开展了现场试验,同时采用有限元方法分别从前排斜桩、桩顶连梁及桩间土体作用3个方面深入探究了前排倾斜双排桩支护的工作机理,进一步分析了直斜桩长度和排距对前排倾斜双排桩支护结构受力变形性能的影响。结果表明,相比传统竖直双排桩,前排倾斜双排桩支护结构的支护性能显著提升,前排斜桩主要发挥“斜撑”作用,连梁主要起到将直斜桩及冠梁连接成一个空间刚架的作用,桩间土体能够提高桩土摩阻力,进而有效减小前排倾斜双排桩变形。研究成果有助于前排倾斜双排桩的推广和应用。

南昌市某建筑项目深基坑支护设计方案的选型分析

通过勘察某建筑项目基坑周边环境、地质条件等,确定基坑的安全等级。预选两种基坑支护设计方案,采用同济启明星深基坑支挡结构设计计算软件FRWS 9.0进行安全性计算,并根据两种支护方案分别所需工程材料预估工程费用,从适用性、安全性、经济性、施工周期等因素综合分析,为该项目选定结构稳定、造价相对较低、工期相对较短的基坑支护设计方案,可为类似工程基坑支护方案选型提供经验。

前排桩倾斜的双排桩在水平荷载下的性状研究

为了研究将双排桩中的前排桩倾斜一定角度作为基坑围护结构时的工作机理,进行了8组模型试验,在模拟开挖过程中对前排桩倾斜的双排桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行了量测。对比了不同倾角、不同排距及前后排桩不同布置形式时双排桩的工作性状,分析了前排桩倾斜的双排桩的位移、内力随前排桩倾斜角度变化而变化的规律。研究结果表明,同等条件下,前排桩倾斜的双排桩的桩顶位移小于常规双排桩的桩顶位移,就桩顶位移和桩身弯矩减少效果来说,前排桩存在一个最优倾斜角度。

深基坑前排倾斜双排桩设计与施工技术研究

介绍了一种新的支护形式--前排倾斜双排桩,总结了该支护形式的结构性状、设计与施工技术。相对于常规双排桩,因前排倾斜桩可承受轴向力,可起到一定支撑作用,更有受力优势。性状上,后桩桩身位移小于前桩、弯矩略大于前桩,支护位移最大点不在桩顶;当桩径和倾角一定时,增加前后桩桩长、缩小桩间距、缩短连梁,都可提高支护效果。若前桩进入底部硬层土,对支护效果提高更为明显。介绍了设计中需重点考虑的问题,采用全套管全回转钻机结合旋挖钻机斜成孔施工,形成成桩全过程套管护壁并最终回收,采用双层钢筋笼等专项技术解决成桩中的特殊工艺问题。

前排倾斜双排桩支护性状有限元分析

利用有限元软件,针对倾斜双排桩组合形式、前排倾斜双排桩前桩材质与倾角、坑内留土高度与宽度等参数,分析其对倾斜双排桩支护效果的影响,得出一些关于前排倾斜双排桩性状的结论:在倾斜双排桩的组合形式中,后桩垂直前桩外倾双排桩的支护效果较为理想,在综合考虑造价与施工空间后,可作为最优倾斜双排桩组合形式;前排倾斜双排桩前桩桩身弯矩反弯点在0.5L~0.6L深度处,反弯点以上桩身后侧受拉,反弯点以下桩身前侧受拉;开挖较深时,前排倾斜桩采用钢管混凝土桩(劲性结构)与混凝土桩较为理想;整体位移随前桩倾斜角度增大逐步减小并收敛,且在倾角逐步增大时桩身弯矩逐步减小,主要因角度增大后前排桩除抗弯外,还提供了支撑作用;前排桩桩身最大位移随留土高度与宽度的增加呈现二次函数减小,弯矩随留土高度与宽度增加呈现线性减小。

双排抗滑桩加固滑坡的前桩后侧推力算法

为了在求解双排全长桩和后排沉埋-前排全长桩中前桩后侧坡体推力的同时也可得到其分布模式,以便更合理确定前排桩受力特征,针对双排桩加固的基岩-覆盖层式滑坡,采用斜条分法将排间滑体分割成若干斜向平行滑面的土条;对所形成的在不同深度位置的4类典型土条,根据静力平衡条件,推导了其作用于前桩受荷段后侧的推力计算公式,进而可确定出前排桩受荷段后侧坡体推力分布模式及其合力。实例分析表明,本文方法所确定的前桩后侧坡体推力呈不规则抛物线形分布,其峰值点接近于滑面;后排桩沉埋模式时前桩后侧坡体推力比后排桩全长模式时的值小8.6%~10.6%;本文方法比传递系数法的计算值偏大10.6%~13.4%,且相对更接近于FLAC3D模拟结果。

前排倾斜桩参数对双排桩支护效果影响分析

针对武汉特定地区土层,利用有限元方法分析前排桩倾角、桩径、桩长对支护效果影响。发现前排桩倾斜双排桩,其位移与弯矩小于常规双排桩,且随角度增大位移与弯矩减小,并逐渐收敛;计算分析得出,前桩倾斜双排桩,桩身最大弯矩均出现在后排桩,后排桩受弯明显;增大倾斜前桩的桩径、桩长,能明显减小前桩位移,增大后桩弯矩,提高支护效果,特别是力学性状好的土层中,增加桩长效果明显。可根据工况,优化前后桩桩径、前桩入土深度及最优倾斜角度,以达到设计最优。

复杂双排灌注桩斜抛撑深基坑支护结构设计

以北支江上游水闸和船闸深基坑工程为例,介绍复杂双排灌注桩斜抛撑支护结构的设计及施工技术。阐述双排灌注桩斜抛撑支护结构设计方案,梳理钻孔灌注桩施工关键,对基坑及周边环境的沉降和水平位移进行监测。监测结果表明,将复杂双排灌注桩斜抛撑支护结构应用于地质条件复杂的北支江上游水闸和船闸深基坑工程监测可行且有效。

前桩倾斜双排桩基坑支护抗倾覆稳定性计算与分析

参照规范计算方法或模型,探讨并提出"前斜后直"倾斜双排桩支护结构抗倾覆稳定性计算方法,通过工程应用分析表明,因采取前桩倾斜支护结构,抗倾覆稳定安全系数提高56.8%,显著增加了基坑支护安全。为进一步研究倾斜桩抗倾覆稳定性安全系数影响因素,分别计算"前斜后直"倾斜双排桩在不同嵌固深度、排距、前桩倾斜角度情况下的抗倾覆稳定性安全系数,同时计算垂直双排桩抗倾覆稳定性安全系数并作对比分析,结果表明:随着嵌固深度的加大,倾斜双排桩相比垂直双排桩在各地层中抗倾覆稳定性安全系数总体提升幅度>60%;在2.5d~5d排距范围内,随着排距增加,抗倾覆稳定性安全系数总体提升幅度>85%;随着前桩倾斜角度的增加,各地层抗倾覆稳定性安全系数随角度近似线性增加。

斜支撑在三层地下室支护工程中的应用研究

通过对汕头市大悦城三期三层地下室基坑工程的环境及地质分析,选择采用钢管斜支撑支护结构,对复杂环境下深基坑支护结构体系进行了有益的探索,可为类似工程提供参考。

基坑工程倾斜桩及其与多级支护组合的工程应用研究

为避免支撑的大量使用造成的资源浪费和固体废物污染,开展了倾斜双排桩、倾斜桩多级支护的工程应用研究。采用数值计算方法研究支护结构内力、位移及整体稳定性,通过对比分析及监测结果验证,探讨倾斜桩及其与多级支护结构组合支护的工程特性。研究结果表明:倾斜双排桩及倾斜桩多级支护相较于传统垂直双排桩,能显著减小基坑位移、提高整体稳定性安全系数,其中,倾斜桩多级支护平台设置连梁时,对于关联式破坏的分级支护具有更好的位移和稳定性控制效果;倾斜双排桩桩身弯矩显著小于垂直双排桩桩身弯矩,但弯矩形态较接近,分级支护平台取消连梁时,具有更小的桩身弯矩,工程应用中可采取结构措施,平衡位移、弯矩及整体稳定性间的关系;通过现场位移监测,倾斜桩支护结构位移总体小于垂直桩。

“自稳式”倾斜桩在深基坑中的设计与应用

文中以实际落地深基坑工程为例,通过启明星FRWS9.0软件内力与变形计算发现,“自稳式”倾斜桩的受力模式区别于双排桩,更接近于桩锚体系,前排斜桩轴力分解为水平和竖直两个方向,为桩顶提供了一定的水平支撑力。通过实际监测数据分析,得到“自稳式”倾斜桩能够在深基坑中有效地控制土体位移,并且对比前后排桩体在水平和竖直两个方向的变形量可以侧面印证前排斜桩的自撑作用。与传统的围护体系相比,“自稳式”倾斜桩具有施工方便、缩短工期、绿色施工、节约成本等优势。最后对该围护体系在深基坑中的应用问题进行了阐述,对其发展前景进行了展望。

无支撑支护前排倾斜双排桩内力变形性状

以武汉长江Ⅰ级与Ⅱ级阶地过渡区某深基坑采用前排倾斜双排桩支护为例,整理了桩身水平位移监测资料并分析了其发展规律,同时又进一步建立有限元数值模型,分析了开挖过程中桩身位移与弯矩的发展规律。研究结果表明,倾斜双排桩相较于常规双排桩有一定的优越性。

简阳市沱西快速路高路堑边坡高压铁塔支挡设计

针对简阳市简州临港经济区沱西快速路高路堑边坡高压电塔的支挡设计方案进行比选,推荐采用预应力锚索单排桩支护方式来支护边坡,并采用有限元方法对该支护方案进行验证。结果表明:所采取的支护方案稳定性验收安全系数为2.313,高压电塔控制性指标杆塔结构倾斜度为0.105%,均符合规范要求,该支护方案能保障道路及高压电塔的运营安全;对类似高路堑放坡困难地段,采用预应力锚索抗滑桩支护可有效控制坡顶地面的沉降作用。

双排倾斜式自动打桩机设计与研究

针对当前农用打桩机研究尚不成熟的问题,结合农业大棚生产现状及工作需求,设计了适用于农业大棚的便携式全自动打桩机。基于各场景下木桩受力分析,倾斜木桩与铁丝间沿木桩向上分力较小,木桩的固定可靠性及稳定性较高,因此所设计打桩机为60°倾斜打桩。打桩机采用曲柄连杆机构,实现双排打桩,进一步提升了工作效率。将气缸安装于撞击杆,通过气动系统控制打桩速度,实现连续打桩,提升了打桩稳定性及打桩质量。打桩机操作简单、结构紧凑、大棚间移动便捷,较大程度上降低了劳动强度,提升了工作效率。

汉江阶地软土区倾斜预制桩基坑支护计算与实测分析

倾斜桩基坑支护结构具有较好改善桩身变形和受力状况的作用。以长江支流汉江一级阶地基坑工程实例为基础,开展倾斜预制桩基坑支护应用研究,通过对斜-直交替桩支护和前斜后直支护结构的数值计算,同时结合变形监测数据,分析支护结构特性,结果表明:通过位移和内力进行计算对比,发现斜-直交替桩与前斜后直桩位移分别相当于对比直桩支护结构的32%和54%,同时弯矩减少16%以上;采用倾斜预制桩支护,其预制化的桩身材料与倾斜支护结构具有较好结合性;通过监测表明,倾斜支护结构斜撑效应显著,同时冠梁锚固效果对位移控制有一定影响,为避让斜桩对基础的影响,宜采取加强措施减少结构位移。本文可为类似工程提供一定参考。

侧向堆载下斜桩长度影响斜-直双排桩受力响应试验研究

深厚软土地基上修建高速公路(铁路),路堤荷载传递至坡脚将产生水平荷载,路基可能产生滑移破坏。为减少该水平荷载产生的不利影响,提出在坡脚处设置斜-直双排桩。采用模型试验研究均质砂土地基侧向加载下,9°斜桩长度为直桩长度的0,0.75,1,1.25倍时,斜-直双排桩桩侧土压力、桩身弯矩及直桩水平位移,揭示路堤荷载下坡脚斜桩长度对斜-直双排桩变位规律与破坏模式的影响规律。结果表明:单直桩整体侧移呈"平移+绕桩底转动"模式,侧移峰值在桩顶,土压力、弯矩峰值在桩身中部;斜-直桩土压力峰值出现在桩身中下部且内侧直桩土压力大于外侧斜桩,直桩侧移峰值出现在桩身中部,弯矩峰值出现在内侧直桩中部和外侧斜桩顶部,内侧直桩弯矩峰值大于外侧斜桩弯矩峰值;随着桩长比增大,斜-直桩土压力峰值缓慢增大,内侧直桩产生的侧移峰值缓慢减少,内侧直桩弯矩峰值缓慢增大、外侧斜桩弯矩峰值快速增大。路堤荷载作用下,内侧直桩的中部、外侧斜桩的顶部易发生弯曲破坏,直桩先于斜桩破坏。工程中,为了提高坡脚抗滑移能力,建议设置斜-直双排桩,并增加外侧斜桩的长度,使内侧直桩与外侧斜桩的抗弯刚度比大于2。

竖向加卸载下邻近双端约束倾斜桩侧移规律试验研究

深厚软基上修建高路堤时,路基经常发生不均匀沉降、滑移甚至垮塌,必须探索有效控制措施。基于倾斜桩和竖直桩工程特性,提出在坡脚设置倾斜桩、桩顶部设置连梁方案。采用室内模型试验,对承压板进行3次循环加卸载,测试承压板侧面处顶端设置连梁、底端约束的倾斜双排桩的水平位移,研究高路堤荷载作用下坡脚倾斜桩水平位移变化规律。结果表明:加载过程中,桩顶和桩身水平位移均随地基侧向荷载增加而增长,增长率随加载次数增加而降低;第2次加载超过首次加载最大压力时,加载曲线沿第1次加载曲线的延长线发展,水平位移随着荷载的增大继续增加;卸载的初、中期,桩身的回弹变形均不敏感,卸载到0时才产生明显的回弹变形,说明加载所产生的变形均主要为塑性变形;桩顶与桩底回弹量均小于桩身中部,说明桩顶连梁、桩底约束嵌固约束了水平位移;地基侧向荷载一定时,在0°~9°范围内,桩顶和桩身水平位移均随倾斜角增加而减小;相同荷载作用下,负斜桩顶侧移小于竖直桩,与负斜桩主动承受桩顶水平荷载作用下桩顶水平位移大于直桩相反;实际工程中,坡脚桩采用底部嵌岩、顶部设置连梁的倾斜桩,更有利于抵抗滑移。