非对称开挖双支撑支护结构优化设计研究

基于南昌艾溪湖共轨叠合隧道水下复杂非对称开挖深基坑项目,分析某典型断面两侧支护桩的变形差异,指出一定范围内调整支护桩设计长度对变形影响较小,可以优化设计桩长提高经济效益。简化模型进一步分析不同影响因素下的基坑支护结构力学响应规律,指出非对称开挖基坑支护结构应当使用非对称支护长度,并结合工程实践提出支护桩最优插入比概念。分析第2道支撑位置、不同支撑刚度、不同支护桩刚度和不同土质等因素对最优插入比的影响,提出基坑支护桩最优设计原则。结果指出:非对称受荷侧的基坑支护桩可以通过调整受荷小一侧的设计长度实现优化设计;同时,可以通过合理调整支护结构的设计刚度进行变形控制。所得结论现已应用到实际工程中,优化了支护桩的设计长度,取得了一定的经济效益。

确定深基坑隆起破坏面的优化方法

采用有限元程序求得深基坑支护结构和土体开挖前后的应力状态以及土体任一点处的极限状态函数值;运用人工参与的优化方法选择坑底最大可能隆起破坏的起点与终点以及潜在隆起破裂面的形状和位置,并计算相应的安全系数。计算表明,潜在破裂面终点的位置对围护桩插入比不敏感,而潜在破裂面起点位置随围护桩入土深度的增加而逐渐靠近围护桩。工程实例证实了组合优化算法对潜在破裂面确定的有效性和实用性。

黄河冲积互层深基坑围护桩插入比优化分析

济南西北部为黄河下游冲积黏-砂互层地质结构,深基坑稳定性受地层条件影响较大,土层质量直接影响围护桩插入比的取值。以山东省会文化艺术中心深基坑为工程背景,通过理论计算和数值模拟对桩体在不同插入比下的稳定性进行分析。研究发现:土层质量参数与插入比存在线性关系,可引入土压力折减系数计算围护桩入土深度;通过实际工程数值分析得到最佳插入比为0.55;根据现场0.58插入比实测数据对数值模拟进行验证,结果发现桩顶侧向位移最大值为0.05%H(H为基坑深度),沉降最大值为0.04%H,基坑结构足够稳定且有相当大的安全储备,因此,可减小插入比以降低工程造价,缩短施工工期,实现工程的绿色建设。研究成果对济南特殊的黄河冲积层地区深基坑建设具有借鉴意义。

某阶梯基坑内坑围护桩插入比优化研究

结合上海西藏南路越江隧道浦东接线段基坑工程,对某阶梯基坑建立平面有限元模型,通过分析不同中墙插入比下左、中、右墙的侧移曲线和导致基坑侧向变形的力学行为得出:中墙顶部往坑外发生侧移,中底部往坑内发生侧移。随着插入比的增加,中墙侧移值逐渐减小。中墙插入比增加使得左墙整体侧移有减小趋势,且发生最大侧移的位置接近于内坑开挖面深度。中墙插入比的增加使得右墙支护状态有改善的趋势,但并不明显。在保证基坑安全性的同时,兼顾其经济性,中墙较合理的插入比为2∶1～3∶1。

桩锚支护深基坑变形规律研究

对某地铁深基坑开挖与支护过程进行有限元仿真计算与分析,重点分析计算桩锚联合支护基坑周边地表竖向沉降规律及其与围护桩插入比、锚杆锚固长度的关系。研究结果表明:基坑周边地表沉降曲线呈"凹槽型",地表最大沉降位于距基坑壁0.3～0.7H(H为基坑深度)的范围;随锚杆锚固长度的增大,地表沉降槽峰值沉降点有远离基坑的趋势;本基坑项目围护桩的最优插入比为0.3左右;地表峰值沉降随锚杆锚固长度的增大而呈线性减小的趋势。