深基坑双排桩数值模拟研究与实测分析

文章以成都城市音乐厅深基坑工程为依托,结合现场量测与数值模拟方法对双排桩-锚索支护结构分析研究得出:随基坑深度的增加桩身位移随之增大,前排桩身最大偏移位置位于桩体裸露部分的2/3处,后排桩最大偏移位置位于桩身裸露部分的中部附近,前后排桩变形趋势大体保持一致;前排桩整体变形要先于后排桩;锚索轴力整体呈现先减小后增大至某一范围波动,桩身变形较大处锚索轴力值较大;桩顶位移在开挖初期速率增长较快,随后曲线减缓,后趋于稳定。     

黄河冲积平原地区超大型深基坑开挖现场监测分析

介绍了黄河冲积平原地区某开挖范围为271 m×192 m,开挖深度为18.7～19.5 m,采用土钉、预应力锚索加钻孔灌注桩作为支护结构的超大型深基坑开挖现场监测实例,研究了超大型深基坑开挖过程中围护结构变形、地表沉降、锚索轴力的变化规律。研究表明：围护桩水平位移随开挖深度的增加而增大,围护桩最大水平位移随开挖深度的增加逐渐向深部发展。基坑外纵向地表沉降大致呈马鞍形分布,地表沉降最大值位于基坑中部附近,基坑角部沉降约为基坑中部沉降的33.9%,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围。基坑分层开挖过程中锚索轴力随开挖深度的变化而动态调整,下层锚索施工完成后,上层锚索的锚固力先减小后缓慢增长并最终趋于稳定。锚索钻孔和高压注浆施工过程中对周围已有锚索的扰动影响不容忽视。     

基坑开挖中群桩受力及变形性状的三维有限元分析

通过有限元计算,研究了大面积深基坑开挖对群桩的受力和变形特性的影响。群桩基础的受力及变形性状明显不同于单桩。对于坑底群桩,随着基坑开挖深度增加,桩身轴力随之增加,桩身轴力最大值位置由桩身中上部转移到中部,与单桩的轴力最大值位置(桩身中下部)有一定程度的差别。在同一开挖深度中,距离地下连续墙近的桩身轴力较小,距离基坑中心近的桩身轴力较大。其主要原因是基坑中心处的土体回弹大于基坑边部,相应的桩土位移及桩侧摩阻力发挥程度也较大。由于基坑开挖造成支护结构发生侧向变形,使得靠近支护结构的桩产生弯曲,整体表现为桩身上部变形较大,中下部变形较小。     

桩锚式支护桩内力和变形测试研究

为了研究桩锚式支护桩的内力和变形特性,对桩身钢筋应力和圈梁的侧向位移进行了监测,得到了桩身的弯矩分布图和侧向位移分布图.监测结果表明:随着开挖深度的增加,基坑内侧的最大弯矩逐渐增大,而且其作用位置向下偏移;设置锚杆改变了桩身弯矩的分布特征,最大弯矩的数值减小,其作用点位置下移,桩身的侧向位移显著减小;基坑开挖过程中基坑开挖的空间效应显著,基坑测试段中部的桩身弯矩较其他部位桩身的弯矩值大,且支护段中部的侧向位移最大;基坑开挖至基底后,桩身负弯矩的最大值发生在坑底内侧附近,本次测试结果可为桩锚支护结构的设计提供可靠的依据.     

桩锚支护结构桩身内力试验研究

通过对西宁火车站深基坑桩锚支护结构桩身内力进行现场实测,分析了不同工况下桩锚式支护桩的受力特性及其变化规律。结果表明:冠梁不仅能使桩顶部分受力特性不同于上端自由的直立杆件,而且可以有效减小桩身内力;桩锚式支护桩桩身钢筋应力实测值远小于钢筋强度设计值;悬臂支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面附近,桩锚支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面以上至1/3基坑深度的区域内;支护桩嵌固深度过长并不能改善支护桩的受力特性;对于桩锚支护结构,用极限平衡法与弹性支点法进行计算都是偏于安全的,在基坑底面以上,设计时采用极限平衡法比弹性支点法更为经济,而在基坑底面以下采用弹性支点法得出的结果与实测值更加吻合;支护桩桩顶侧向位移随基坑开挖深度的增大而增大,设置预应力锚杆能有效控制基坑顶部侧向位移的发展。     

桩-锚支护深基坑变形试验研究

结合北京市某深基坑工程,通过现场原位监测试验,分析了支护桩变形、锚杆轴力、周边地表沉降变形与地下管线沉降变形随基坑开挖进程的变化情况。分析表明支护桩桩身水平位移的最大值发生在桩顶,基坑底面以上2～5m区域的桩身位移较大;基坑开挖对上部锚杆的轴力影响较大,对下部锚杆的轴力影响较小;周边地表沉降变形总体呈现V字型,最大沉降位移发生在距基坑边缘6.5m处,基坑边缘土体的竖向位移表现为反弹位移。地下管线的沉降变形总体呈现波浪型,最大差异沉降值为17mm。     

某塔深基坑安全监测与分析

某塔基坑采用桩锚支护进行中心岛放坡开挖,对其超大超深基坑的支护结构水平位移及变形、孔隙水压力、土体侧向位移及土压力、地下水位、基坑周边地面沉降、锚杆拉力等进行长达400多天的监测。结果表明,浅部土方开挖时,支护桩沿不同深度的水平位移量较小,基本呈线性变化;随着土方开挖,开挖处相应支护桩桩身的水平位移持续增大,当进行锚杆张拉后,由于受到锚杆的约束作用,支护桩水平位移速率明显减小;基坑开挖到底后,支护桩的水平位移速率下降,基本趋于稳定。随着基坑土方开挖,支护桩顶各位移监测点及基坑周边地面各沉降监测点的变化量相应增大;在地下室施工至±0.00m,位移变化及沉降变化均呈收敛趋势。除锚杆的应力有一定程度的增加外,其他监测参数的变化都较为均匀。     

片式冠梁双排桩支护结构的变形受力特性研究

采用MIDAS-GTS软件,建立起同时考虑土层、实体支护结构、桩土界面Goodman单元以及实际施工过程的片式冠梁双排桩支护基坑三维有限元分析模型。分析表明:片式冠梁在基坑规模不大时对支护桩水平位移具有较强的约束作用,且冠梁的最大弯矩及剪力位于坑角附近。在其他参数不变、仅冠梁长度改变的情况下,冠梁的水平位移曲线、冠梁剪力曲线可视为自变量是坑角水平距离值的一元函数,与冠梁本身的长度关系不大。当冠梁高度增大时,冠梁的弯矩及剪力值均明显增加,但冠梁水平位移减少并不明显。而冠梁参数不变时,随着基坑开挖深度的增加,基坑长侧中部处冠梁的水平位移、弯矩及剪力有加速增大至失稳破坏的趋势。随着排距的增大,长边冠梁的水平位移、弯矩及剪力的最大值会逐渐减少,但减少的速率也在降低。桩距的增大对长边冠梁的位移及受力情况影响较小。     

考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型

建立一个考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型。该模型具有如下特点：可计算基坑某一长度范围内每根桩顶处的冠梁刚度系数,给出冠梁的弯矩、位移分布;通过杆系有限元法计算任意开挖深度情况下桩身的内力和位移;可考虑任意排距（包括排距为零,即退化为一排桩）以及前排桩、后排桩长度不相同等情况下桩身的内力和位移。基于这一模型,编制了设计计算软件。计算结果表明：在基坑边壁中点处冠梁水平位移大于其它位置的位移,且随开挖深度的增大位移逐渐增大;在支护结构桩顶部,冠梁的作用限制了水平位移的发展,而支护结构桩的中部则有较大的位移;此外,随冠梁刚度系数的增大,桩体的水平位移明显减小,而弯矩则增大。计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性。     

考虑不同开挖层厚对于软土基坑变形的监测与数值模拟

以某拟建小区淤泥质软土基坑为研究背景,应用MIDAS有限元软件对基坑开挖过程进行模拟,结合模拟结果分析不同开挖层厚工况下坑外地表沉降及支护桩的桩身位移情况。模拟结果表明:在软土基坑开挖过程中不采取分层分段开挖方式会造成水平位移过大,同时也证明在冠梁处施加预应力锚索会直接影响桩的变形情况。     

深基坑开挖对坑底桩受力变形特性的影响研究

随着基坑开挖深度不断加大,基坑开挖过程对已施工坑底工程桩的受力和变形影响不容忽视,针对该问题,对深开挖条件下桩基进行了桩身内力及位移的工程现场实测。对比分析不同位置及不同长度的坑底桩基在开挖过程中的受力和变形规律。结合工程建立三维数值分析模型,基桩采用钢筋混凝土损伤模型,探究了基坑开挖深度、桩的相对位置等因素对桩身轴力、桩土侧摩阻力和桩身刚度的影响规律。结果表明：基坑开挖过程中,桩身受拉力作用;桩身混凝土在产生塑性应变前,桩身拉力随开挖深度增加逐渐增大;桩身混凝土应变超过极限拉应变后,拉力开始逐渐降低,桩身塑性区侧摩阻力变化显著。此外,坑底桩位置和桩长是影响其受力变形特性的重要因素。相同位置处,长桩的桩顶竖向位移更小;靠近基坑中心部位的桩顶竖向位移大,桩身塑性拉应变区较大。     

深基坑桩锚支护体系变形特征研究

为研究深基坑中桩锚支护体系变形特性及其空间分布特征,以北京某深基坑为例,采用三维有限差分软件,建立桩锚支护体系分析模型,并将数值分析结果与现行规范计算结果及实测成果进行对比分析。分析结果表明:(1)基坑位移随基坑开挖深度的加大而逐渐增大;(2)阳角部位产生最大变形,阳角效应明显,易发生失稳现象;(3)阴角部位对基坑变形有一定的约束能力,但影响范围很小,在基坑设计中可不考虑阴角约束作用;(4)沿基坑长度方向上,位移分布未呈现明显差别,空间部分效应较不明显;(5)基坑桩顶产生较大的水平位移,而最大水平位移产生在护坡桩桩顶以下至1/2基坑深度范围内,深基坑工程宜加强深层水平位移监测;(6)预应力锚索随空间分布的不同内力无明显差异。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3～0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35～0.45倍的开挖深度。     

深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力性状研究

通过对基坑工程坑底工程桩桩顶位移与桩身轴力的实测结果进行分析总结,发现坑底工程桩在基坑开挖后,由于土体卸荷回弹产生较大的桩顶位移与拉力。为研究深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力变化特性,采用有限元分析软件ABAQUS,建立二维轴对称模型,对不同桩长、桩距、开挖深度与开挖半径对坑底抗拔单桩承载力的影响进行了分析。研究结果表明,桩长和桩径可以显著影响开挖后抗拔桩承载特性,可以通过增加桩长与桩径提高抗拔单桩承载力;开挖深度和开挖宽度共同影响坑底抗拔单桩承载力,主要影响基坑开挖后桩体受力特性,对单桩承载力影响较小。因此,当基坑开挖宽度和开挖深度确定后,合理的选择桩长与桩径十分必要。     

不同约束条件下的围护桩受力分析

在基坑支护中围护桩被广泛采用,且常与其他形式的加固措施联合使用,因而将围护桩作为悬臂式结构进行计算分析,在一定程度上是不合理的。以合肥某地铁车站深基坑为例,将不同形式的加固措施抽象为力学上的约束条件。采用有限元方法计算分析了不同约束条件下围护桩的受力与变形。计算结果表明,对围护桩顶端施加侧向位移约束可有效减小桩体的侧向变形与所受弯矩,因而应尽可能地施加水平支撑或锚杆。对桩顶端角位移的约束也可有效减小桩体的侧向变形,因此,冠梁的存在是必要的。深基坑的施工中,应采取多种措施增加围护桩的约束,提高其稳定性,从而更好地保证基坑安全。     

上软下硬深基坑变形规律与空间效应分析

闽东南沿海广泛分布有滨海相、溺谷相沉积淤泥层,其一般下伏风化不均的花岗岩层,由此产生了大量的上软下硬的深基坑工程。但目前对上软下硬深基坑变形规律及其空间效应还缺乏系统深入的研究。以福建某医院综合楼上软下硬的深基坑支护工程为研究对象,通过追踪不同阶段不同测点的监测数据,对基坑开挖过程中的围护结构位移、支撑轴力、立柱隆沉、地表沉降进行了研究,并着重分析了其空间效应。研究结果表明:基坑浅层土体开挖时,对基坑围护结构及周边环境的影响较小,而当基坑中部淤泥软土层开挖时,则会引起基坑围护结构产生较大的侧移增量,其变形量约占最大侧移量的33%～60%;相较于常规软土基坑,上软下硬的深基坑最大侧移所处位置深度上移,最大侧移量减小,其更接近与常规基坑的下限值;基坑底板的及时施作能有效降低基坑的侧移变形、支撑的轴力、基坑底部的隆起以及对周边管线的影响;该类基坑亦存在显著的空间效应,表现为坑角附近围护结构的侧向位移、支撑轴力、周围管线及建筑沉降等显著小于基坑中部。     

长春市某建筑基坑支护结构事故原因的分析

长春市某12m深基坑采用排桩锚杆支护结构,因土压力分析有误,支护结构设计不合理,导致基坑大部分开挖到基底后,排桩结构水平位移超过允许范围,桩间土大面积掉落,基坑外地面出现地裂缝,由槽钢组成的腰梁扭曲变形,桩顶冠梁向基坑内变形明显,并出现裂缝。由于施工单位及时采取回填反压措施,才控制住支护结构的变形。然后,通过进一步的理论分析,并对原支护结构增加一排锚杆后,基坑开挖才得以顺利进行。     

超大型深基坑变形监测及其分析

以南京市康缘集团总部二期工程为例,在开挖过程中对桩顶水平位移、桩顶沉降、深层水平位移、支撑梁轴力等进行监测。分析结果显示,基坑的水平位移受支护结构和支撑梁刚度的影响较大。通过对监测数据的分析,具体明确地说明了该超大型深基坑的实际情况,可为类似基坑工程的支护结构设计等提供参考。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

兰州某地铁车站深基坑监测与数值模拟分析

依托兰州市地铁某车站基坑工程,对基坑施工过程中的桩顶水平和竖向位移、地表沉降、钢支撑轴力及地下水位进行了监测,并对监测数据进行了系统分析。监测结果分析表明,桩顶水平位移随着基坑的开挖由小变大逐渐趋于平稳,桩顶竖向位移随着开挖深度的增加而逐渐增加,在开挖的过程中钢支撑的轴力趋于稳定。最后借助有限元软对基坑开挖进行了数值模拟,并将模拟结果与监测结果进行了对比分析,结果表明,数值模拟和监测结果变化规律基本一致,证明了钻孔灌注桩联合钢管内支撑结构安全可行,保证和维护了基坑的稳定,为类似基坑的施工提供了有效可靠的参考资料。