基坑开挖与邻近已有建筑深基础的相互影响分析

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaoyyop
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随着我国现代化建设的稳健步伐,乡村城镇化、城市都市化已经成为当今社会发展的主流。然而,正是在这高楼林立、市景繁华的背后,随着城市人口的剧增以及城市规划使得城市功能的拓展都使得城市的用地日益紧张,城市空间的供需关系严重失衡。但是土地资源的有限性以及不可再生性,注定了城市的横向规模不可能无止境的扩展。只有充分利用城市的地下空间资源,修建一系列地铁、地下停车场、地下仓库等地下设施,以此为缓解城市用地的供需矛盾。   在已建的城市设施旁边,进行地下开挖已变得屡见不鲜。特别是在一些大中型城市中楼群密集,地下管线错综复杂的情况下,进行基坑开挖,不可避免的会对周围建筑物、管线以及其它地下设施的安全性构成威胁。尤其是基坑开挖边界距离已有建筑物很近时,基坑开挖卸荷引起的土体移动会给邻近建筑物和其基础施加附加的剪力和弯矩,并且更为严重的是,使得早已沉降稳定了的地基土由于重新发生沉降,特别是砖混的老建筑对不均匀沉降很敏感。因此,在基坑施工前如何准确地分析预测开挖对已有建筑基础的影响,并对基坑开挖引起的应力释放及土体移动进行有效控制已经成为岩土工作者所共同关心的课题。   另一方面,本文作者作了有关研究发现,在进行某工程基坑围护土压力计算时,传统的设计方法要求作用于挡土墙上的土压力按开挖深度上的主动土压力计算,并没有考虑邻近建筑物的基础的有利影响,这种设计是相当保守的。实际上,在这种情况下,不但基坑开挖对邻近基础有不利影响,与此同时而且深基础的存在也会对基坑的开挖产生有利的影响。若在周围存在深基础的情况下进行基坑开挖,基坑挡土墙压力要小于按主动土压力理论计算的土压力。因此说基坑与相邻建筑物的桩基础是一个相互影响的体系,在这一体系中,基坑开挖引起的土体移动对相邻建筑物桩基础产生了不利影响而邻近桩基础会在基坑周围土体中起到一部分支挡作用,分担了基坑周围土体的部分侧向土压力,而这一定程度上降低了作用于基坑围护墙体的侧向土压力以及侧向位移,对基坑开挖有利。   因此,如何全面地分析这种基坑与其相邻建筑物深基础的相互影响,将直接关系到已经相邻建筑物的安全与基础支护成本的高低。   本论文的研究课题就是以此为背景,分析基坑开挖与邻近已有建筑物深基础的相互影响分析的。   首先介绍了本课题的研究背景及研究意义,并分别对被动桩与土拱效应的国内外研究现状进行了总结;   其次对基坑开挖与相邻已有建筑物深基础的相互影响进行理论分析,具体内容包括:基坑开挖的土体变形机理、桩间土拱形成机理、土拱成拱效应影响参数研究、被动桩课题的四种常用研究方法、被动拱—主动楔模型分析;   而且对基坑开挖与相邻已有建筑物深基础的相互影响进行有限元分析,其中主要介绍了有限元的基本思想、非线性问题的有限元常用解法、基坑开坑的有限元计算方法。   然后以珠海邮政大厦综合楼基坑工程为例进行三维ANSYS模拟分析。在分析已有邻近桩对基坑开挖的影响时,分别考虑了已有邻近桩的桩间距、距基坑边线的距离与已有桩的存在形式对基坑开挖的影响;而在分析基坑开挖对已有邻近桩的影响时,考虑了基坑开挖深度和距已有邻近桩的距离对已有邻近桩的影响;   最终,通过模拟结果的分析与对比,得出如下结论:   (1)随着开挖深度的加大,已有桩基础对基坑开挖土体应力场和基坑支护的受力影响俞大。在已有桩基础桩间距很小的情况下,已有桩与基坑边线间的土体可近似看成是有限土体。   (2)已有桩的桩间距对基坑开挖的影响很大,因为,已有桩桩间距是制约已有桩桩间土拱效应的主要因素之一,具体体现为:已有桩的桩间距越小,已有桩桩间土拱效应俞明显,土体侧向荷载分担比越大,对基坑开挖的基坑支护也就越有利。   (3)已有桩距基坑开挖边线的距离也是一主要影响因素,随已有桩基距基坑边线的距离的变远,已有桩对基坑开挖的影响也就越小,通常在两者间距离大于2-3倍基坑开挖深度后,已有桩对基坑开挖就没有影响了。   (4)在对已有桩为单排桩和多排桩形式的模拟分析结果进行比较时发现,当已有桩基础为多排桩时,很明显基坑支护体系上的受力要比已有桩基础为单排桩时的要小得多。   (5)通过对各种工况下的基坑坑底隆起量的比较,发现,当已有桩的桩间距越小、距基坑边线的距离愈近时,基坑隆起量越小。   (6)当已有桩基础为多排桩时,后排桩无论是受力还是位移都要前排桩的要大。  
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