蘭州地鐵深基坑圍護(hù)樁合理樁間距研究.pdf

1、隨著西部大開發(fā)的進(jìn)行，近幾年蘭州地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快大量人口涌入城市，使得現(xiàn)有地面交通不能滿足人們的出行需要；然而蘭州受到的地理位置的制約即兩面環(huán)山、地方狹窄，這一點(diǎn)嚴(yán)重制約了地面交通狀況的改良，因此在蘭州地區(qū)對(duì)地下軌道交通的開發(fā)有著重要的意義。2012年蘭州地鐵一號(hào)線正式動(dòng)工，由于蘭州的地層結(jié)構(gòu)較為單一，主要是雜填土、黃土、砂卵石。雜填土與黃土在某種意義上可以代表粘性土，砂卵石在某種意義上可以代表砂性土。此種地質(zhì)結(jié)構(gòu)適合于鉆孔灌注樁的施工

2、，因此在蘭州地鐵一號(hào)線中鉆孔灌注樁廣泛地應(yīng)用于地下車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。然而兩灌注樁的樁間距太小會(huì)使得工程造價(jià)過(guò)高、施工速度緩慢；樁間距過(guò)大會(huì)使得樁后土體容易發(fā)生繞流破壞，最終會(huì)造成嚴(yán)重的工程事故。
　　對(duì)合理樁間距的研究本文主要是采用的土拱理論，利用有限差分程序建立平面應(yīng)變模型對(duì)蘭州地區(qū)典型的三種土質(zhì)的土拱效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理、土拱效應(yīng)的形成過(guò)程、土拱效應(yīng)的表現(xiàn)形式等進(jìn)行理論分析研究。最終得出：土拱效應(yīng)的產(chǎn)生與樁后土體的不均勻位移、樁后土體

3、的水平應(yīng)力集中、樁后土體塑性區(qū)域在模型計(jì)算過(guò)程中的變化等因素有關(guān)；粘性土要形成土拱效應(yīng)，樁后土體所受的水平土壓力必須增大到一定程度的時(shí)候才能形成，而砂性土在很小的水平土壓力的條件下就可以形成土拱效應(yīng)。在模型的計(jì)算收斂后對(duì)最終所得的各種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，最終可以得到：利用水平應(yīng)力云圖與兩樁中心連線的中垂線上的水平應(yīng)力突變值能夠很好的反應(yīng)土拱效應(yīng)的存在與強(qiáng)弱，同時(shí)也得出在相同條件下砂卵石土的水平應(yīng)力突變值更大、最終所得塑性區(qū)域的范圍較大

4、，即砂性土較粘性土更易形成土拱效應(yīng)。
　　對(duì)深基坑的開挖進(jìn)行了三維模擬分析，結(jié)合二維模型分析的結(jié)果對(duì)三維模型取特殊的斷面進(jìn)行土拱效應(yīng)的分析，結(jié)合特殊斷面處的樁土相對(duì)位移最終得出：三維模型的土拱效應(yīng)還要受到樁土相對(duì)位移及地表超載的影響。
　　本文根據(jù)土拱效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，利用拱腳處土體的摩爾庫(kù)倫極限破壞準(zhǔn)則建立了合理樁間距的控制方程，然后考慮到三維效應(yīng)的樁土相對(duì)位移對(duì)土拱效應(yīng)的影響，進(jìn)而對(duì)二維推導(dǎo)的合理樁間距計(jì)算公式進(jìn)行了修正，

5、取樁直徑d=800mm及蘭州地區(qū)的地質(zhì)參數(shù)帶入推導(dǎo)公式，求得最大樁間距 l=1967mm；對(duì)比了前人推導(dǎo)的合理樁間距的控制方程的計(jì)算結(jié)果，得出本文推導(dǎo)的合理樁間距控制方程的計(jì)算結(jié)果偏于安全且更利于工程應(yīng)用。
　　通過(guò)有限差分程序?qū)逗笸馏w的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析得出：樁后土體的粘聚力、摩擦角、體積模量對(duì)土拱效應(yīng)的產(chǎn)生及強(qiáng)弱起到了主要的作用，土體的剪脹角、接觸面性狀等對(duì)土拱效應(yīng)的產(chǎn)生起的作用不是很大；通過(guò)對(duì)不同樁間距與樁徑比值模型的模