基坑开挖对邻近桩基影响的数值分析

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1、基坑开挖对邻近桩基影响的数值分析第一章绪论1.1研究课题的提出随着我国现代化建设的快速发展，现有的城市地表空间已经难于适应人们日益增长的生产生活需求，因此，人们越来越重视向地下和高空发展以便开拓新的发展空间[1,2]。近年，国家各种类型的地下基础设施建设正处于快速发展的高速路上，例如，上海仲夏广场的基坑开挖面积约为50000m2，而其开挖深度竟达13m；再如上海市世界博览会500kV的全埋式地下圆形变电站结构，其基坑施工采用57m长的地下连续墙支护，开挖直径和深度分别可达130m和33.5m。目前国内各大城市还处于地下空间开发建设的热潮，轨道交通线路及地铁车站大多采用地下形式，但是这

2、亦增加建设施工成本，而在某些空间宽阔地区采用高架桥会显著降低建设成本。同时，随着邻近高架桥的基坑工程出现的概率越来越大，然而这些与基坑工程毗邻的建（构）筑物或地下基础设施，在满足正常使用条件的前提下，其应对不利变形的性能通常有限。故这就要求基坑施工在确保自身围护结构安全前提下，还要保证周边建筑设施的正常使用功能与安全性。截至目前，国内已经有不少拟建工程，虽然基坑本身没发生破坏，但是因其位移变形过大导致周边建筑设施发生裂缝、不均匀沉降等事故却屡见不鲜，如地下自来水管道或燃气管线等设施的破裂或断裂，导致人类生命财产极大损失。近些年，各种原因造成的基坑开挖工程事故出现的越来越频繁，促使基坑

3、工程施工的安全问题变成不可逃避、不可忽略的重大问题，同时引得更多专家和学者关注，间接促进相应基坑理论之快速发展。包括土压力计算理论、基坑稳定性理论分析及土与邻近建筑基础相互作用机理等研究亦进展迅速。研究得出按照规范要求合理设计与施工，可以有效防止基坑破坏等事故的发生，但是现有的关于如何准确计算基坑开挖对邻近桩基内力变形等问题的试验理论研究，目前尚存有很大不足，还需要国内外各学者专家做更深入的研究。.......1.2常见的基坑支护形式及其适用条件在选择基坑支护方式时要综合考虑其安全性要求、环境保护要求、技术经济性和可持续发展等要求，最终得出能够平衡各种开挖要求的最有效最合理的支护方案

4、。鉴于建筑工程所拥有的体积庞大性、生产要素的不固定性、不易移动性及产品多样性等独特特点，决定了其基坑开挖方式也要根据某特定工程自身的地质与水文条件、环境条件、施工条件以及基坑使用要求等方面通过技术性与经济性反复比较后再确定。实际工程中常见的基坑围护方法及其适用条件如下：放坡开挖：是指在施工场地较宽敞与施工条件允许的情况下，根据本建筑基础特点、本场地土的地质水文特点及规范要求，经过稳定性验算将基坑周边土层以放坡的形式开挖进而可减少坑底与坑壁角度，避免直立基坑壁因开挖受力失衡而变形坍塌破坏。可采用单层放坡或边开挖边放坡的多层放坡施工方案，若受施工场地限制，还可利用隔板和短桩或其它简单支护

5、方式加固坡脚以便部分缩短放坡长度。地基土允许的最大放坡坡度与抗剪强度决定了基坑的放坡开挖深度。适用条件：放坡开挖常用在地质条件较理想、地下水位较低或经降水处理的低水位浅基坑。为了减少放坡专用场地面积，还可使用在坡脚位置处设短桩、反压等措施提高边坡稳定性。该支护方法简单、适用有效，又可避免各种支护措施费用花费，经济性较好；而放坡开挖对足够大放坡场地的需求，这又与日益紧张严峻的建筑施工空间形成了鲜明矛盾，在一定程度上又限制它的使用。故若条件允许时应尽量采用。........第二章土体变形理论2.1概述地上各类建筑荷载通过建筑基础传给地基，地基土压缩变形，最终由地基持力层及下卧层土体承载力

6、、土与桩基间的摩擦力及端桩承载力等与建筑荷载达到平衡进而保证建筑的各项使用功能。但，随着已建建筑周边的邻近拟建基坑开挖施工的进行，基坑土体基于卸荷作用而发生以压缩和剪切变形为主的土体变形。由于开挖步骤和手段、开挖深度、土体性质等不同的综合影响，无疑加剧了土体的卸荷作用程度，导致坑底土体隆起并在围护墙前后两侧出现压力差，进而引起过度的附加水平应力及土体附加变形，给周边建筑带来不可忽视的重要影响。因此，很有必要研究并掌握土体的变形性能及其力学特能。正常固结土由于在自重作用下已经完成固结沉降，土体内部每一个微小单元都处于平衡状态。然而基坑开挖卸荷破坏了原有平衡，使微小单元受力不平衡，产生压

7、缩变形。基坑变形本质上就是土体开挖卸荷后土体趋于再平衡的过程，故非常有必要首先对土力学理论进行研究分析，在此基础之上才能做好基坑变形理论的研究。因此本章先对土体强度理论进行讨论后再研究基坑变形及桩土作用理论。........2.2土体强度理论无论是黏性土还是无黏性土，都是由包含土骨架、水与气体构成的三相体结构，作用有外载的建筑物地基土将会产生剪切应力与变形，如果土中某部位剪应力超过土体抗剪强度，在该部位就会发生剪切变形导致破坏。随着荷载逐渐增大，剪切破坏程