地下增层h型双排桩支挡体系模型试验研究

针对地下增层基坑支护问题,提出既有-新增排桩组成的h型双排桩支挡体系。建立室内大比尺模型试验,以排间距为参数,研究h型双排桩中既有和新增排桩桩身受力随挖深变化规律。结果表明增挖施工时新增排桩上部出现正向弯矩,下部出现负向弯矩。一定范围内,排间距增加可优化新增排桩桩身受力状态;既有和新增排桩可互相分担荷载,提高支挡结构整体稳定性;总挖深达到既有排桩桩底深度时,既有和新增排桩桩身弯矩前后呈现明显不同增长态势。     

既有建筑地下增层双层悬臂排桩承载性状及优化分析

在既有地下室以下增设地下空间，常面临既有支护与新增支护构成双层支挡结构的开挖工况，这是传统开挖设计方法未涉及的新问题。基于室内模型试验结果，采用有限元分析该特殊支挡结构承载机理和破坏模式，以及既有-新增支护桩排间距、长度比等参数对基坑安全系数和支挡结构受力分担的影响。研究表明：随排间距减小，基坑安全系数不断增大，新增支护桩由主动区土置换体转变为主要受荷结构，双层支挡结构产生整体倾覆破坏；排间距较大时，既有支护桩单独发生倾覆破坏，土体滑移面被限制于排间土体，而新增支护桩及其桩背土体受影响较小。在一定长度范围内，新增支护桩桩长的增加可明显提升基坑安全系数及其受力分担效果，且排间距越小其作用越明显。通过对新增-既有两级支护桩的弯矩最大值差值、总和及支护安全系数的综合评价，得到新增支护桩布置的最优方案。     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.