基坑开挖对坑内工程桩的影响及保护措施研究.pdf

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1、基坑开挖对坑内工程桩的影响及保护措施研究陈芦上海中环投资开发(集团)有限公司上海200060摘要：在许多的基坑工程中，由于工程桩一般先于基坑的施工，而当基坑施工时，可能导致桩身受拉而影响质量。针对该问题，采用有限差分软件FLAC对这一过程进行了模拟，研究了不同开挖工况下的工程桩受力特性，并根据这些分析结果，研究了对工程桩加以保护的措施，可供相关工程参考。关键词：工程桩基坑开挖有限差分保护措施中图分类号：TU753．3文献标识码：B文章编号：1004—1001(2014)03—0223—03StudyonImpacto

2、fFoundationPitExcavationuponitsInnerEngineeringPilesandProtectiveMeasuresChenLuShanghaiZhonghuanInvestmentDevelopment(Group)Co．，Ltd．Shanghai2000601研究背景采用有限差分软件FLAC对这～过程进行了模拟。相比于一基坑工程在施工过程中，对坑底土是一个卸载的过般的有限元分析软件，FLAC能够更合理地模拟材料的塑形程，因而会造成坑底土体回弹隆起，而且基坑开挖深度越破坏和塑形流动，并

3、且对于大变形的情况也有较好的计算大，坑底土体的回弹隆起也就越明显。由于土体的隆起，效果，因而对岩土工程较为适用。对桩体产生了向上的摩阻力，从而导致工程桩上浮，桩在民用建筑的基坑施工中，涉及得较多的是1层或2层身受拉(图1)”。这种效应不可忽视，严重时工程桩可地下室，其开挖深度一般为5～1Om，故本文选取开挖深度能会被拉断。如上海某基坑开挖深度13m，基桩采用长为10m的基坑工程作为本文的研究对象。3O一37m钻孔灌注桩，基坑开挖完成后，基桩检测结果表明，约30％I程桩在桩身中部发生断裂，造成了严重的质2数值模型的建立

4、量缺陷；广东东莞市某基坑开挖深度5．0m，采用长12—所研究的基坑工程地处上海，其开挖深度为10m，围2OmPHC管桩，基坑开挖完成后经高应变测试，40％的桩护桩长度22m，插入比为1：1．2。工程桩先于围护桩进行基承载力达不到设计要求，使工程一度陷入瘫痪。施工，长度为30m。工程桩距围护桩的水平距离为4m。土体隆起选取基坑的一个断面进行研究，并利用对称性，选取基坑断面的1／2作为分析对象，开挖宽度为15m。基坑采用2道钢筋混凝土支撑。为减小计算中边界效应的影响，模型宽度取为3倍的基坑开挖宽度，模型底部距工程桩桩底2

5、Om。模型尺寸为45mx60m。土体网格尺寸1mx1m。模型约束条件为底边界固定约束，左右边界水平方向约束，上边界自由，如图2所示。围护桩和工程桩采用beam单元模拟，并通过接触面单图1受回弹影响的基桩受力情况元与两边土体进行连接。支撑同样采用beam单元模拟，支撑的左节点同围护桩的节点进行固结，右节点约束水平方为了研究工程桩在基坑开挖过程中受到的影响，笔者向位移。土体本构模型采用Mohr—Coulomb模型。a——一。3算例参数的确定作者简介：陈芦(1975一)，男，本科，高级工程师。土层为上海典型土层，场地土层从

6、上到下依次为：(D通讯地址：上海市新会路468号中环现代大厦(200060)。收稿日期：2013—12-31填土、②黏土、③淤泥质粉质黏土、④淤泥质黏土、⑤1黏J2014·3BuildingConstructionl223表2各工况时的桩顶竖向位移不同开挖工况下，工程桩的桩身轴力见图3(受拉为正)。因工况1对桩身轴力的影响较小，故图中只标明了工况2和工况3下的桩身轴力。由图3可以看出，当基坑开挖卸载时，工程桩桩身受到了较大的拉力作用，且随着开挖图2FLAC模型及网格深度的逐渐增大，桩身所受到的拉力不断增大，当开挖~I

7、10m时，桩身最大轴力达到了313．5kN。此桩身所受上拔力，土、⑤2粉质黏土、⑥暗绿色粉质黏土、⑦粉砂、⑧黏土。基本达到了桩身抗拉强度(仅考虑预应力承受拉力)。因土的本构模型采用Mohr-Coulomb模型，其计算参数见表1。此，对地下2层的地下室来说，当采用PHC管桩作为抗拔桩时，管桩的直径应采用500mm及以上的桩型。表1土体参数土层号重度泊松比黏聚力内摩擦角体积模量剪切模量／(kN·m)c／kPa。K／MPaG／MPa①l8O31O151．860．86②l8．70312183．711．71差趣辑③18．104

8、lO103．11O．67④l8O4l】lO2．33O．5O⑤117303l4144_332．O0⑤218O-315154-332．0O⑥l920_345194-332．OO⑦18．9O-21359．0O6．75桩身轴力N⑧18_8O-2521233．892．33图3各工况下的桩身轴力围护桩采用~~700mm@1000mm的钻孔灌注桩，桩长4．3