水土耦合作用下基坑支护结构的应力应变分析_高飞翔.pdf
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1、第 卷 第期 ,年 月 ,:水土耦合作用下基坑支护结构的应力应变分析高飞翔,赵艳龙,苏婷(建设综合勘察研究设计院有限公司,北京 )摘要:随着中国城市化的快速发展,城市土地资源越来越稀缺,地下空间的开发和利用越来越重要。在深基坑工程中,基坑支护分析一直以来都是土木工程与岩土工程界的研究重点与难点。以某商业综合体深基坑的实际监测数据为研究基础,充分考虑地下水对基坑支护结构的影响,分析了不同水位对基坑支护结构处轴力与水平位移的影响,并运用高斯函数进行拟合,决定系数均大于 ,拟合效果较好。通过分析可知随着水位的增加,锚桩接头处水平位移也在持续增加;水位深度与锚桩轴力之间的高斯函数关系成正相关性;不同水
2、平位移与轴力之间的高斯函数关系也成正相关。这些高斯函数可为实际工程基坑支护结构的受力分析提供一定的参考价值。关键词:基坑支护;地下水;高斯拟合;应力应变中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言基坑工程中最重要的就是基坑支护,由于深基坑支护施工过程中会受到岩土条件、气象因素、水文地质等影响,导致基坑支护施工难度大、危险性高、复杂性强。因而对基坑支护过程中应力应变的分析一直以来都是土木工程与岩土工程界的研究难点与热点。国内外对深基坑支护的应力应变分析研究有很多。早在 年 通过工程测量和统计,得到了一套与土体性质和开挖深度有关的地表沉降估算方法。于 年首次将有限元法应用到基坑变形分析中。黄敏对不同
3、条件下基坑开挖后围护结构变形和地表沉降进行深入的分析和对土岩组合地层深基坑开挖变形性状进行研究。基坑支护结构包括地连墙、土钉墙、锚杆等形式,其中桩锚支护具有广泛的应用范围和明显的支护效果。吴文 通过锚杆的抗拔试验和钢筋的研究试验,分析了锚杆中钢筋的应力分布形式和锚杆的极限抗拔力。时伟 通过在深基坑进行现场桩锚支护试验,分析了水平方向桩侧土体在随开挖深度的位移分布。基坑支护受力受多种因素影响,吴曙光 充分考虑了深基坑支护结构承载力数值、施工数据、支护参数等耦合作用进行数值模拟。李泽 运用三维数值模拟分析探讨了基坑支护结构的变形机理、特点等。以上这些研究主要考虑了深基坑支护结构受到的土压力,并且主
4、要为数值模拟计算。但是实际工程中,地下水位渗流对支护结构的土压力影响巨大,因此考虑水土耦合下基坑支护的受力与位移具有重要意义。基于此,本文以北京市通州区某综合商业区深基坑开挖为工程背景,以工程建设中的实测数据为基础,考虑了水土耦合总用下基坑支护的应力应变,进行了详细的分析,得到的结论对实际工程施工具有一定的指导意义。工程概况本工程场地位于北京市通州区运河核心区,东临地铁 号线,南邻通燕高速。西侧为通顺路,北侧为温榆河。该基坑设计开挖深度为 ,局部电梯坑等深坑部位开挖深度达到 。基坑按照地块共分 个剖面。其中号地块共分个剖面,号地块共分个剖面,号地块共分个剖面。其支护均拟采用“上部 挡土墙护坡桩
5、预应力锚收稿日期:;修回日期:第一作者:高飞翔(),男,工程师,主要从事岩土工程、地质工程工作。:引文格式:高飞翔,赵艳龙,苏婷水土耦合作用下基坑支护结构的应力应变分析矿产与地质,():杆”支护体系。桩长拟设计为 ,桩间拟布设道预应力锚杆。基坑平面图见图,基坑支护剖面图见图。本次监测主要是对项目基坑支护桩桩顶及坡顶水平及竖向位移、深层水平位移、地下水位监测、基坑日常巡查、锚杆拉力、周边地面、周边建筑及管线的第三方监测,预计工期为 天。图基坑平面图 图基坑支护剖面图 矿 产 与 地 质 年在后续计算中主要使用了桩体深层水平位移,锚索内力以及地下水位等,本文主要介绍数据监测过程。主要监测仪器设备见
6、表,监测控制值见表。综合考虑第三方的监测要求及设计单位施工图纸,给出了不同监测对象测点优化布置具体情况(表)。表主要监测仪器设备 监测项目监测仪器监测精度桩体(土体)深层水平位移测斜仪 锚索内力频率读数仪 地下水位钢尺水位仪 表监测控制值 监测项目判定内容控制值桩体(土体)深层水平位移位移绝对变化量累计变化量:;变化:锚索内力内力测力值 倍设计值地下水位水位高度表测点优化布置情况 监测项目测点布置优化基本情况监测次数次桩体(土体)深层水平位移共布设 个测点 锚索内力共布设 个断面,锚杆内力监测监测根数不少于锚杆总数的,且不少于根,合计锚索监测点 个 地下水位共布设个测点 支护桩(土体)深层水平
7、位移埋设方法:本工程通过测斜管直接绑扎固定在围护桩钢筋笼上,钢筋笼入槽(孔)后,浇筑混凝土。现场安装效果见图和图。观测时沿导槽全长自下而上每隔 读取一次数据,并记录测点的深度和读数。测量和读数后,将探头旋转 ,并将其插入同一对导槽中。按上述方法再次测量,深点深度与第一次相同。每个深度的正负读数的绝对值应相同。当读数异常时,应及时补充测量。图测斜管埋设现场实景图 图测斜管现场实景图(钢筋网格 )锚杆索力锚杆测力计安装示意图见图,现场安装见图。安装测力计之前应进行校准,若不符合要求应重新标定。安装锚索时必须从中间向周围锚索逐步对称加载,避 免 锚 索 测 力 计 偏 心 受 力。锚 杆 测 力 计
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