钢板桩支护基坑周围海相软土变形特征分析.pdf
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1、 :钢板桩支护基坑周围海相软土变形特征分析收稿日期:基金项目:深圳市自然科学基金可持续发展科技专项项目()作者简介:谭贵(),男,工程师,从事岩土工程与地下工程等方面的研究谭贵(中山翠亨新区工程项目建设事务中心,广东 中山 )摘要:由于海相软土的强度、刚度较低,基坑开挖易引起周围地层产生较大变形,进而影响周边建构筑物的安全。钢板桩支护体系由于其施工便捷,适应性好,被广泛应用于浅基坑的支护中。为研究海相软土地层下,采用钢板桩支护的大规模综合管廊基坑的变形特征,为相关工程案例提供借鉴。以中山马鞍岛地下综合管廊工程为研究对象,采用 数值模拟软件对钢板桩支护体系下海相软土地区综合管廊基坑建设各施工步进
2、行模拟计算,并结合实测数据和 经验公式理论,分析了各工况下海相软土地层的水平和竖向位移随着其距基坑距离的变化趋势,并进一步对钢板桩支护体系下海相软土地层变形特征进行了分析。结果表明:钢板桩支护体系的采用,有效限制了海相软土地层的水平变形,进而保障了项目施工和周围环境的安全。关键词:海相软土地层;数值模拟;经验公式;地层变形特征中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言随着国家的高速发展,基础建设推进得十分迅速,与日俱增的工程建筑给空间利用带来了巨大的挑战。为充分利用地下空间,综合管廊在国内逐步得到推广与建设。地下综合管廊的工程建设难度与地层地质条件息息相关。在沿海地区,海相软土地层分布广泛,由
3、于工程性质较差,海相软土是地基处理过程中需要重点处理和研究的对象。软土地基目前存在许多处理方式,海相软土地层在综合管廊基坑工程开展作用下的变形特征分析对相关控制技术的研究具有指导作用,对综合管廊在软土地区的建设发展具有重要意义。近年来,学者们针对软土区基坑建设展开了不少研究。郑刚 分析了基坑施工全过程各阶段的变形特征、机理以及对环境的影响,将基坑变形及其对环境影响的控制划分为“基于基坑支护体系的变形控制”和“基于邻近基坑保护对象的变形控制”两类方法;黄剑等 在工程设计和施工中,采取有效措施解决了深厚淤泥场地中长线形地下工程的沉降控制问题,验证了结构和基础方案的合理性。宋许根 通过对广州南沙某基
4、坑进行理论计算和数值模拟,结合对监测资料的详细分析,探讨了广州南沙某深厚软土区综合管廊基坑破坏发生的成因和变形特征;陈永华 基于工程实例,建立了三维有限元模型,对施工过程中各施工步的基坑沉降与支护结构的内力进行了分析,为海相软土地层综合管廊在钢板桩支护体系下施工提供了参考。吴晨 通过有限元数值分析软件 对跨泗河城市综合管廊深基坑工程进行建模,并分别对该城市综合管廊深基坑支护结构、周边土体的应力场和位移场进行分析,对深基坑的稳定性进行验证;张海松等 采用 软件模拟深基坑开挖支护结构数值,结合该地铁施工区域的实际土质情况,完成深基坑开挖支护结构的数值模拟分析,为实际施工工况提供指导参考;姚丙生 采
5、用 数值软件进行深基坑开挖支护数值模拟,结合地表监测数据与数值模拟结果进行了对比分析,得到了深基坑开挖地表范围内地层的沉降变形特征。目前,在综合管廊深基坑建设工程中钢板桩支护得到了广泛的应用。但在钢板桩支护体系下海相软土地层变形的作用机理、变形特征、理论计算分析仍缺乏系统性的研究。本文结合中山马鞍岛地下综合管廊工程,采用 数值模拟软件对钢板桩支护体系下海相软土地区综合管廊基坑建设各施工步进行模拟计算。对钢板桩支护体系下海相软土地层变形特征进行分析,为相关工程提供经验参考。海相软土地层综合管廊工程概况 工程概况本文所依托中山市马鞍岛地下综合管廊工程位于科学城片区,属市政路网建设工程。该项目处于富
6、含淤泥土的浅海湾地区,位于珠江口西部。分析段取建设线路中宁静路段,该段地下综合管廊总长 ,地下综合管廊尺寸为 。地下综合管廊采取 钢板桩进行支护,在其间施 加 两 道 钢 管 作 为 内 支 撑,钢 管 尺 寸 为:直 径 ,厚度 。三脚架连接腰梁,施作于基坑底部位置作为钢板桩支护体系,以此加固内支撑钢管的 稳 定。分 析 段地 下综 合 管 廊 基 坑 普 遍 开 挖 至 左右,基坑宽度为 。本文基于实第 卷 第 期年 月山西建筑 际情况对基坑结构进行了部分简化,基坑具体布设如图 所示。地质概况涉及工程中地层主要包含素填土、淤泥土和粉质黏土以及相关复合地层,各地层和基坑结构布设对应位置如图
7、所示。?各地层描述如下:素填土:由碎石、黏土组成,包含少量块石,粒径分布为 。淤泥质土层厚 不等,易压缩,含水率高,呈流塑状态。碎石块主要由混凝土 土 块、花 岗 岩 块 等 组 成,棱 状,厚 度 。淤泥土:呈黑色、灰黑色,工程性质差,高压缩性,含有生物碎屑,厚度 。粉质黏土:呈褐黄色,含水较高,饱和,主要包含长石、石英等矿物,厚度 。全风化花岗岩:呈白色略带灰色,岩石风化程度较高,矿物结构发生破坏,组成矿物中云母几乎完全风化,主要包含长石、石英等矿物,工程性质一般,极易发生破碎,厚度 。理论计算与分析模型 经验公式 分析了大量的实测地表沉降数据后提出地表沉降槽符合正态分布曲线,目前地层沉降
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