型钢水泥土复合梁中型钢-水泥土相互作用试验研究

在深度不太大的基坑而条件适当时可采用小规格型钢加筋水泥土结构作为挡土墙,但对其破坏模式和刚度仍缺乏深入地研究。与以型钢刚度为主的SMW工法不同,加筋水泥土墙的刚度可能主要依赖于水泥土,型钢主要承担拉应力。打设了6根不同截面高度的模型梁,采用钢板模拟型钢作为加筋,以不同加载方式的水泥土复合梁抗弯试验,分析了试验条件下钢板-水泥土复合梁的破坏机理和抗弯组合强度和抗弯承载力。将复合梁的刚度变化划分为两个阶段,提出了分阶段的特征组合刚度计算方法。当承载力满足足够安全度要求时,建议工程设计时取第一阶段末的特征刚度来计算加筋水泥土挡土墙变形。     

悬臂式型钢水泥土搅拌墙的水泥土承载比和墙顶位移分析

受挡墙水泥土横向联系作用的影响,型钢水泥土搅拌墙(简称SMW工法)空间变形特性显著,由于难以量化挡墙的空间变形作用和水泥土承载能力,目前SMW工法的设计并未考虑挡墙空间变形作用和水泥土对挡墙的承载贡献。通过对悬臂式SMW工法挡墙的变形及受力进行分析,求解得到挡墙空间变形的各项应变能,根据应变能与抗力的关系,定义了空间变形效应比和水泥土的承载比,同时基于最小势能原理推求了考虑挡墙空间变形作用的墙顶位移解析解。将位移解析解与弹性支点法计算的位移值、实测位移值进行对比分析,并结合模型试验对影响SMW工法空间变形效应比和承载比的因素进行了深入讨论。结果表明:考虑空间变形作用的解析解相比弹性支点法计算结果更加接近实测值;SMW工法的挡墙高长比、水泥土的弹性模量以及墙厚对空间变形效应比和水泥土承载比有显著的影响。     

深基坑SMW工法模拟试验研究及工作机理分析

通过主动侧加载模拟开挖卸载,进行了基坑SMW工法围护结构与型钢围护结构的室内模型对比试验。试验结果表明：SMW工法相对于单独型钢围护结构,由于水泥土对型钢的围箍作用,使型钢、水泥土成为一整体,共同协调工作,提高了型钢的刚度,同时有效地起到了减小水平位移的作用。SMW工法结构内力相对于单独型钢围护结构内力,由于水泥土的作用,其内力明显要小,与工程实测规律一致。从不同角度探讨了SMW工法的工作特性、型钢-水泥土组合结构的相互作用机理。     

组合支护在软弱土基坑支护中的应用

在城市软弱土基坑支护中，采用小宽度水泥土重力式挡墙与土钉墙相结合的组合支护形式，对欠安全稳定的水泥土重力式挡墙通过对墙身加强刚度，并配合背拉式锚杆可以解决其稳定性不足的问题。通过工程实例说明，组合支护在完成基坑止水的同时，最大程度地发挥各支护技术的支护功能，既有效地解决了施工场地的局限性，又能满足基坑支护工程的安全和经济要求。     

临近地铁深基坑开挖方案研究

邻近地铁基坑开挖会引起地铁结构变形,影响地铁运营安全。本文以某紧邻地铁车站大型基坑工程为背景,采用三维有限元数值分析的方法,模拟了基坑开挖施工的整个过程,分析了基坑开挖对地铁车站和区间隧道变形的影响。在此基础上,对支护方案进行了优化,并用三维有限元数值计算的方法对不同方案进行了对比分析。结果表明,增加围护结构的深度和抗弯刚度均能有效减小基坑开挖引起的地铁结构变形。其中,增加围护结构抗弯刚度对约束地铁车站和区间隧道的水平变形作用更明显;增加围护结构深度对减小地铁车站和区间隧道沉降的作用更加明显。     

SMW工法型钢-水泥土组合梁抗弯性能分析

考虑水泥土与型钢的相互作用,对SMW工法组合梁进行分项刚度计算,得到了弹性阶段SMW工法组合梁的刚度。基于弹性力学能量原理,导出了SMW工法型钢水泥土简支组合梁双集中力下的荷载-跨中挠度方程。利用分项刚度计算与荷载-挠度方程对两种截面形式的SMW工法组合梁进行抗弯性能分析,结果表明在弹性阶段与数值结果吻合较好。     

软土基坑中内插H型钢重力式挡土墙支护的变形及稳定性的有限元研究

基于硬化土模型（HS模型）,利用PLAXIS有限元分析软件对上海地区某软土浅基坑中内插H型钢的重力式挡土墙支护开展有限元分析,根据数值试验结果和监测数据对基坑变形和稳定性进行研究。研究发现,（1）内插H型钢重力坝围护在浅基坑局部开挖7~8 m范围内有着较好的可行性和工程效果,在浅基坑支护中可作为重力式围护的补充手段;（2）使用PLAXIS的HS硬化土模型模拟基坑开挖具有较好的精度和与实际情况较接近的结果,HS模型的参数可以根据工程经验进行取值;（3）实际基坑监测结果表明浅基坑的局部深坑处的内插H型钢重力坝在两端重力坝的约束下其位移发展受到一定控制,可显著提高基坑的整体稳定性,且内插H型钢可以增加围护体本身的刚度,可抵抗部分土压力弯矩,一定程度上控制了围护体的位移;（4）实际工程中对内插H型钢重力坝的局部开挖深度要谨慎选择,首先在周边环境保护条件较为宽松的条件下采用,局部深坑深度建议在7~8 m之间,并且基坑整体开挖深度建议在5~6 m之间。通过对软土浅基坑中内插H型钢的重力式挡土墙支护的研究,能对相关基坑支护工程提供更可靠的技术支持。     

邻近建筑物的滨海土岩组合基坑支护结构变形分析

以邻近建筑物的滨海土岩组合基坑工程为例,选用微型钢管桩-锚杆-土钉支护方式,基于现场实测数据和PLAXIS有限元软件,探讨不同土体本构模型对基坑开挖引起支护结构变形问题的适用性,在此基础上,研究本案例支护形式中两个关键因素(锚杆预应力系数、微型钢管桩抗弯刚度)对支护结构变形的影响规律。计算结果表明:HS、HSS模型中基坑开挖引起的地表沉降模式相似,与实测值的变化趋势一致。随着基坑开挖深度的增加,MC、MCC模型计算的桩身水平位移值与实测值的误差逐渐增大,HSS模型能较准确地描述邻近建筑物超载、基坑开挖卸载引起的桩身水平位移的变化规律。不同锚杆预应力系数η、微型钢管桩抗弯刚度情况下,桩身水平位移最大值均出现在地表处。第一道锚杆的预应力系数η对锚杆和地表处水平位移的控制具有显著影响,取第一道锚杆处桩身水平位移为零,可以确定η的取值范围,根据基坑周围环境对水平变形的要求,选取合适的η目标值,最后根据η目标值确定钢管桩抗弯刚度,从而使锚杆-微型钢管桩形成变形协调的支护体系。     

多层支撑深基坑变形数值模拟正交试验设计研究

分析了多层支撑深基坑设计中的多个参数,对诸如挡墙和支撑的刚度指标等参数选取进行了分析。对深开挖进行了多因素多水平的有限元数值模拟,在此基础上进行了支撑刚度、位移柔度数、土体变性及强度参数等5因素的4水平正交试验设计,得出了深开挖中的各个参数对多层支撑深开挖变形的影响程度和各个参数的灵敏度。分析结果表明,墙体的位移柔度数是控制基坑开挖变形的主要参数,其他的参数诸如土体的弹性模量等对基坑变形的影响较小。     

工字钢水泥土搅拌墙基坑支护的力学性能研究

河南某基坑最大开挖深度为5.8 m,场地以饱和淤泥质粉质黏土为主,与周边既有建筑最近距离为1.2 m,采用工字钢水泥土搅拌墙和预应力扩大头锚杆进行支护。运用PLAXIS有限元软件对该基坑支护结构进行数值模拟,得到了不同工况的土体位移、工字钢水泥土搅拌墙轴力和弯矩、预应力锚杆的锚固力和各开挖阶段的总乘子 ,结果表明,数值计算的土体水平位移与实际监测数据比较吻合,验证了工字钢水泥土搅拌墙建模的合理性;PLAXIS软件能较好地模拟基坑开挖过程中土层及结构的变形特点,验证了PLAXIS有限元软件在基坑工程的适用性;数值计算的土体水平位移、锚杆轴力、采用强度折减法计算的各开挖阶段的总乘子 均满足基坑设计要求,验证了工字钢水泥土搅拌墙在基坑支护的可行性,为类似基坑设计提供了理论依据。     

软土地区深基坑围护结构综合刚度研究

为了预测地铁深基坑开挖阶段围护结构的变形特性,从围护结构综合刚度的角度研究了软土地区地铁深基坑的围护结构设计方法。鉴于Clough综合刚度模型存在诸多缺陷,提出了新的MVSS综合刚度模型,其包含了围护墙（桩）刚度、基坑深度、支撑刚度、支撑水平及竖向间距、地基加固等多个变量,反映了基坑围护结构的整体属性。从有限元计算及地铁基坑实测变形等角度验证了MVSS综合刚度合理性,并建立了地铁深基坑围护结构侧向变形与基坑围护综合刚度之间的函数算式。该算式为基坑围护结构的变形预测提供了新的思路与方法。基坑围护结构最大侧向变形与基坑MVSS综合刚度呈递减函数关系,但当其MVSS综合刚度增大至一定程度后,其继续增大对基坑围护结构变形的进一步控制效果甚微。     

软弱土层复合土钉支护试验研究

复合土钉支护是从土钉支护基础上发展起来的、应用范围更广的一项基坑支护新技术。笔者通过模型试验，研究了复合土钉支护的作用原理，为其设计和施工提供了参考依据，促进了这项技术快速发展。基坑模型采用“相似模型的长度与变形的时间成反比”的相似法则设计，相似比为1:10。试验模拟现场分步开挖与支护的过程，测试内容包括土体位移、地表沉降、基底隆起、地面裂缝及超挖引起的破坏形态。试验结果表明：复合土钉支护能够充分调动周围土体共同作用，有效地控制基坑变形；复合土钉支护中止水帷幕的插入深度和强度对控制边坡变形与失稳有较大作用；复合土钉支护效果明显优于一般的土钉支护。     

桩锚支护结构水平位移的简化算法

桩锚支护结构在基坑和边坡围护工程中有着广泛的应用,设计阶段对支护结构的水平变形作出准确预测意义重大。根据国内多地基坑工程围护墙变形实测结果,建立桩锚支护结构水平位移的计算模型和计算假定,计算基坑围护墙在各外力作用下的变形,利用弹性叠加法得出桩锚支护结构围护墙深层水平位移表达式,联立锚杆刚度方程求解出其中的参数,最终得到水平位移的简化计算结果。该简化算法适用于围护墙底变形较小的桩锚支护结构计算,通过温州某基坑工程实例对比,围护墙变形计算结果与实测数据较为吻合,验证了该简化算法的适用性。     

水泥土挡墙整体稳定的敏感性分析

水泥土挡墙广泛应用于软土地区基坑支护。针对目前对于水泥土挡墙的整体稳定性与其影响因素之间相关性认识不足,引入正交设计方法分析水泥土挡墙整体稳定影响因素墙体厚度、嵌固深度、土体粘聚力、土体内摩擦角、土层重度、地下水位、地面超载的重要性和敏感性规律。分析结果表明,土的抗剪强度指标是影响水泥土挡墙的最重要因素,其变化对整体稳定有高度显著影响;而墙体厚度和嵌固深度对水泥土挡墙整体稳定无显著影响。     

考虑基坑卸载影响的改进弹性抗力法及其应用

弹性抗力法是目前实际工程中基坑支护结构变形内力计算的一种主要方法,该方法借鉴的是计算水平荷载作用下竖直放置弹性桩的地基反力系数法,但没有考虑开挖卸载对土抗力系数和坑内土体的变形影响,因而导致变形计算值通常小于实测值。首先在开挖面施加反向自重应力模拟基坑的开挖卸荷,利用Mindlin解得到坑内土体的卸荷应力分布;在前人的实验研究基础上,推导了不同卸荷比下考虑卸荷影响的土体水平抗力系数;将支护结构的变形分解为开挖瞬时的卸载作用和基坑内外水土压力差作用2个阶段,考虑卸载应力路径对坑内土体水平抗力系数以及开挖瞬时变形的影响,对传统的弹性抗力法进行了改进,最后将该方法应用于典型三维基坑算例。研究发现,改进法得到的支护结构水平变形大于传统方法,而对内力结果影响不大;基坑平面尺寸越大,两者的变形结果差别越明显,改进法更能反映平面尺寸对基坑变形的影响     

桩锚支护结构设计及支护结构变形监测分析

结合北京一个基坑支护工程,从设计角度就桩锚支护结构在基坑支护中的应用及变形控制进行了阐述。根据受力情况,护坡桩主筋配筋采用不均匀布置方式,结合工程、支护结构特点分段配筋;为了满足基坑安全及现场施工用地,砖墙设计时,在砖墙中部增设混凝土腰梁;护坡桩施工中,运用不同的施工工艺,保证了护坡范围内古树的生命安全。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行了监测,对周边建（构）筑物进行了沉降监测,同时对锚杆进行了检测与监测。结果分析表明,基坑水平及垂直变形量均在设计控制范围内,基坑整体稳定,桩锚支护结构对变形起到了有效的控制作用。     

深基坑大直径圆环梁水平支撑体系的优化设计与工程实践

通过福建医科大学附属协和医院外科病房综合楼基坑支护方案的分析对比，提出采用制动桁架作为深基坑大直径圆环梁水平支撑体系，受力合理、刚度大、变形小，利于控制围护桩位移、方便土方开挖及地下室施工。     

基于位移控制的装配式预应力鱼腹梁深基坑应用研究

基于基坑实测数据,从预应力控制、变形控制和刚度控制3个方面研究装配式预应力鱼腹梁支撑体系（IPS）的工作机理及环境影响程度。结果表明:相比于传统内支撑,IPS作用时施加于围护结构上的预应力在基坑开挖前充分激发被动土压力,使围护结构向坑外变形从而大幅制约向内位移,实测数据显示围护结构整体深层位移小于10mm;同时,IPS以施加预应力提高体系表观刚度的方式限制基坑周边变形,实测地表沉降量均未超过18mm,降低基坑开挖对环境的影响程度;另外,针对传统内支撑应力集中缺陷,IPS通过支撑体系全跨度反作用力予以克服,显示出IPS在深基坑工程中较为广阔的应用前景。