雙排樁支護結構的數(shù)值分析與現(xiàn)場試驗研究.pdf

1、隨著我國經濟的迅速發(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，都遇到一個共同的問題:深基坑的設計及施工問題，如基坑支護、降水、開挖等等。特別是，近年來有關基坑土方坍塌的事故頻頻發(fā)生，給人民的生命及財產安全造成巨大的影響。因此，如何解決好城市建設項目中的基坑支護及環(huán)境效應問題成為巖土工程的熱點與難點，技術安全、經濟合理的基坑支護結構體系是基坑工程的主要發(fā)展方向及研究重點。
　　 雙排樁支護結構由于具有整體

2、剛度大、側向位移小、不需要設置支撐、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，雙排樁的設計理論不成熟，主要依靠工程經驗。本文在總結前人研究的基礎上，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合，全面研究雙排樁支護結構的要素設計和復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、分析支護結構的內力及變形規(guī)律

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

4、3D數(shù)值法模擬復合式雙排樁支護結構的受力特征，研究不同復合方案下支護結構的內力及變形規(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.將理論研究應用于實踐工程中，詳細闡述了平陽景苑深基坑支護工程的設計思路、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，編制詳細的試驗方案，分析研究

5、了土層的側向位移、樁體的內力及位移、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對支護結構受力的影響，并將不同試驗方案下測定的指標值帶回計算模型中，將計算結果與實測值進行比較。
　　 通過上述內容的研究，本文在以下方面取定一些研究成果:
　　 1.研究結果表明，雙排樁支護結構的內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，正負最大彎矩差值在減小，受力更加合理。對比結果表明，在樁數(shù)相同的條件下，采用雙排樁支護結構可以明顯減少位移，使結構受力更加合理。
　　 2.首次全面分析了雙排樁支護結構要素設計變化對雙排樁的影響，并得出最佳設計參數(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)調的作用。
　

7、　 3.研究發(fā)現(xiàn)，土體抗剪強度指標c，(φ)值是影響支護結構內力及變形的最重要兩個因素。計算結果顯示，c，(φ)值變化與支護樁最大水平位移呈雙曲線關系，這是本文研究的一大亮點。
　　 4.首次將復合式雙排樁支護結構引入太原地區(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.對比分析不同復合方案下雙排樁支護結構的受力特點，全面研究不同組合方案的內力及變形規(guī)律。研究結果顯示，設置

8、錨索、支撐可以明顯改善雙排樁的受力，限制側向位移。而同樣條件下，設置支撐的支護效果優(yōu)于錨索，增加錨索或支撐的排數(shù)，支護結構的內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件，整個體系類似于拉錨結構，發(fā)揮不出后排樁的作用，這是本文研究的又一亮點。
　　 6.關于錨索的作用點位置在本文中也作了重點研究，結果顯示:最佳位置是冠梁處，雙排樁結構受力最合理。
　　 7.現(xiàn)場試驗顯示，深基坑存在