雙排樁支護結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析與現(xiàn)場試驗研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市化進程的加快，高層、超高層建筑、城市地鐵隧道項目大量的建設(shè)，都遇到一個共同的問題:深基坑的設(shè)計及施工問題，如基坑支護、降水、開挖等等。特別是，近年來有關(guān)基坑土方坍塌的事故頻頻發(fā)生，給人民的生命及財產(chǎn)安全造成巨大的影響。因此，如何解決好城市建設(shè)項目中的基坑支護及環(huán)境效應(yīng)問題成為巖土工程的熱點與難點，技術(shù)安全、經(jīng)濟合理的基坑支護結(jié)構(gòu)體系是基坑工程的主要發(fā)展方向及研究重點。
　　 雙排樁支護結(jié)構(gòu)由于具有整體

2、剛度大、側(cè)向位移小、不需要設(shè)置支撐、施工方便、速度快、不需要工作面等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于邊坡加固、邊坡抗滑、基坑支護等工程中。但是，雙排樁的作用機理及受力特征目前還不清楚，雙排樁的設(shè)計理論不成熟，主要依靠工程經(jīng)驗。本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，以數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗為研究手段，理論分析方法與工程實踐相結(jié)合，全面研究雙排樁支護結(jié)構(gòu)的要素設(shè)計和復(fù)合式雙排樁的受力及變形特征，研究雙排樁的作用機理、探討土壓力的分配規(guī)律、分析支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形規(guī)律

3、、對比不同支護方案下的安全性、經(jīng)濟性，為雙排樁支護結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計提供理論支持與工程經(jīng)驗。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.回顧總結(jié)雙排樁支護結(jié)構(gòu)的理論計算方法，對比總結(jié)各自的特點及應(yīng)用范圍。
　　 2.采用FLAC3D數(shù)值法模擬雙排樁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，研究雙排樁支護結(jié)構(gòu)的要素設(shè)計，包括:樁距、排距、直徑、長度、連梁截面及剛度、基坑深度、土體抗剪強度指標(biāo)等，尋求雙排樁設(shè)計最優(yōu)參數(shù)。
　　 3.采用FLAC

4、3D數(shù)值法模擬復(fù)合式雙排樁支護結(jié)構(gòu)的受力特征，研究不同復(fù)合方案下支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形規(guī)律，分析基坑工程的安全系數(shù)，并將研究成果應(yīng)用于太原市平陽景苑的深基坑支護工程中。
　　 4.將理論研究應(yīng)用于實踐工程中，詳細(xì)闡述了平陽景苑深基坑支護工程的設(shè)計思路、支護選型、模擬計算、方案比選，并最終確定支護方案，為該地區(qū)同類基坑工程支護設(shè)計提供借鑒。
　　 5.針對平陽景苑的深基坑支護工程進行現(xiàn)場試驗研究，編制詳細(xì)的試驗方案，分析研究

5、了土層的側(cè)向位移、樁體的內(nèi)力及位移、地表的沉降及位移、錨索拉力、地下水變化、周圍建筑物沉降等，并與計算結(jié)果對比。
　　 6.采用不同三軸試驗方案，重點研究了土體抗剪強度指標(biāo)對支護結(jié)構(gòu)受力的影響，并將不同試驗方案下測定的指標(biāo)值帶回計算模型中，將計算結(jié)果與實測值進行比較。
　　 通過上述內(nèi)容的研究，本文在以下方面取定一些研究成果:
　　 1.研究結(jié)果表明，雙排樁支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形特征明顯區(qū)別于單排樁，最大位移不是發(fā)

6、生在樁頂，而是樁頂下2～4m，彎矩曲線出現(xiàn)反彎點，正負(fù)最大彎矩差值在減小，受力更加合理。對比結(jié)果表明，在樁數(shù)相同的條件下，采用雙排樁支護結(jié)構(gòu)可以明顯減少位移，使結(jié)構(gòu)受力更加合理。
　　 2.首次全面分析了雙排樁支護結(jié)構(gòu)要素設(shè)計變化對雙排樁的影響，并得出最佳設(shè)計參數(shù):排距4～6d（d為支護樁直徑），樁距2～4d，樁長1.5～2倍基坑深度，深度在10m以內(nèi)采用雙排樁支護比較合理，連梁必須具有足夠剛度，才能發(fā)揮其協(xié)調(diào)的作用。
　

7、　 3.研究發(fā)現(xiàn)，土體抗剪強度指標(biāo)c，(φ)值是影響支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的最重要兩個因素。計算結(jié)果顯示，c，(φ)值變化與支護樁最大水平位移呈雙曲線關(guān)系，這是本文研究的一大亮點。
　　 4.首次將復(fù)合式雙排樁支護結(jié)構(gòu)引入太原地區(qū)，工程實踐表明是成功的，并節(jié)約造價約3000萬元，為該地區(qū)同類支護工程提供借鑒。
　　 5.對比分析不同復(fù)合方案下雙排樁支護結(jié)構(gòu)的受力特點，全面研究不同組合方案的內(nèi)力及變形規(guī)律。研究結(jié)果顯示，設(shè)置

8、錨索、支撐可以明顯改善雙排樁的受力，限制側(cè)向位移。而同樣條件下，設(shè)置支撐的支護效果優(yōu)于錨索，增加錨索或支撐的排數(shù)，支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形沒有明顯改善，最佳的錨索或支撐的排數(shù)為2排。否則的話，前排樁成為主要受力構(gòu)件，整個體系類似于拉錨結(jié)構(gòu)，發(fā)揮不出后排樁的作用，這是本文研究的又一亮點。
　　 6.關(guān)于錨索的作用點位置在本文中也作了重點研究，結(jié)果顯示:最佳位置是冠梁處，雙排樁結(jié)構(gòu)受力最合理。
　　 7.現(xiàn)場試驗顯示，深基坑存在