深基坑在土钉墙和桩锚联合支护条件下支护结构受力分析.pdf

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1、第7卷第2期Vo1．7No．22015年4月Apr．2015深基坑在土钉墙和桩锚联合支护条件下支护结构受力分析程岩黄志全高稳(1．中国建筑科学研究院科技处，北京100013；2．华北水利水电大学，郑州450045)【摘要】本文通过数值计算得出土钉和锚杆所受内力呈“枣核”状或抛物线状分布，每排土钉轴力最大值自上往下逐渐向面层方向偏移。随着开挖深度的增加，受拉土钉的轴向拉力增大，而对于锚杆开始在自由段施加预应力，随着开挖深度的增加其轴力也在不断的增大，在土钉(锚杆)的末端轴力几乎为零，开挖过程中桩的轴力和

2、剪力都在逐渐增大，桩身的最大剪力逐渐向下移动，上半部分桩的弯矩由小逐渐变大，而在下半部分，基坑底向下1m的范围内，弯矩值逐渐减小的支护结构的内力分布规律。【关键词】深基坑；数值模拟；支护结构；土钉；锚杆；桩【中图分类号】TU473·2；TU942【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2015)02—0073—07引言1工程概况随着我国城镇化的快速发展，城市人口剧该工程位于新乡市平原路与胜利路交叉口的增，城市的横向发展空间越来越少，迫切要求城东南角，建筑平面设计似倒“品”状，占地总面积市建筑朝

3、纵向空间发展，这就促使我国高层建筑5047，建筑总面积9．3万rrf，拟设三栋29层点式业的蓬勃发展。建筑高度不断增加促使基坑深高层建筑构成倒“品”状排列，地下两层，基础埋深度也随之相应地加深，这就对基坑支护技术提出为自然地面下12m，地上总高98m。地下土层第1了更高的要求。基坑支护尤其是深基坑支护的层：杂填土；第2层：粉质粘土；第3层：粉土；第4形式多种多样，常用的如大坡度放坡简易支护、层：粉砂；第5层：细中砂；第6层：中砂。地下水位土钉墙支护、锚杆复合土钉墙支护、桩锚联合支埋深5．7m左右，稳定

4、水位埋深5．5m左右。水位年护、排桩内支撑联合支护等，各种支护形式均有变幅2．0m左右，各土层参数如表1。其适用条件，应根据现场条件、地层情况、施工空表1各土层参数间要求、经济性等因素进行综合选择，如采用内支撑的排桩支护结构占用基坑内面积较大因而对基础施工进度的影响较大，故基坑空间狭小的工程就不能采用此种支护形式。深基坑工程是岩土工程的热点问题，支护技术也成为亟待解决的问题。本文以土钉墙和桩锚联合支护结构为研究对象，采用FLAC如数值模拟分析的方法，重点研究了土钉、护坡桩和锚杆等支护单元的受力规律，为

5、该类支护结构优化设计提供依据¨引。【作者简介】程岩(1983一)，男，博士，工程师。主要研究方向：地基与基础工程，边坡与基坑工程。基坑支护形式：自然地面以下5m范围内，按护情况，做如下假定：1：0．2放坡，采用土钉墙支护，上下和左右间距均为(1)土钉(锚杆)支护结构是平面应变问题；1．5m，土钉的布置正立面如图1所示；基坑自然地(2)土钉(锚杆)与土体作用的锚固力由土体位面以下5—12m范围内，采用桩锚联合支护结构支移产生，若土体没有位移，土钉(锚杆)不受力；护，锚杆的布置正立面如图2所示。护坡桩采用

6、钻(3)模拟的过程中，不考虑地下水影响，认为地孔灌注桩，桩径为600ram，桩中心距1000mm，桩长下水位已满足要求(降水至开挖面以下)；为17m，桩顶以下设两排预应力锚杆，上下和左右间(4)不考虑土钉(锚杆)的横向抗剪作用；距均为2．0m，采用2根1860级(7qb5)钢绞线作为(5)土钉(锚杆)与周围土体完全粘结，满足变预应力筋，基坑支护剖面布置情况如图3所示。形相容条件。(6)钢筋和浆体为理想弹性体，周围土体理想弹塑性体，服从摩尔一库仑强度屈服准则；(7)在开挖前，土体在自重状态下固结，开挖以

7、前土体原位应力和性状的改变不予考虑；(8)桩与周围土体完全粘结，满足变形相容条件；图15m以上土钉坡面正立面图(9)桩与冠梁是理想弹性体，周围土体为理想弹塑性体，服从摩尔一库仑强度屈服准则。2．2模型的建立深基坑支护结构中的计算采用的是Mohr—Coulomb强度准则。在消除边界效应的原则下，充分考虑深基坑的具体形态特征、客观的工程水文地质条件和支护结构影响范围的情况下，建立计算模型。该模型的坐标系采用空间直角坐标系，xoy平图25m以下锚杆坡面正立面图面取为水平面，Z轴为铅直方向。坐标系原点取在模型

8、基底部，基坑底部开挖面边缘的正下方。边界条件的设置采用模型周边侧向约束，不允许水平方向位移，底面约束允许铅直方向变形，底面采用固定支座，四面采用可动支座。计算的影响范围垂直方向取为基坑开挖深度的2．5倍，水平向取为基坑开挖深度的4．2倍。本文利用FLAC如建立分析模型，结合该工程的实际支护情况，模型的开挖分成6个步进行，本模型长50m、高30m、宽2m，开挖深度为12m；六步开挖分别为：第一步开挖2．0m，第二步开挖1．5m，第三步开挖1．5m，第四步开