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近年来的基坑工程,受城市环境的保护要求,不仅要具有较高的稳定性,而且不能对附近市政设施造成影响。基坑工程中,桩锚支护体由于具有施工可靠方便、变形小且较经济等特点,被较多的使用到。桩锚支护体系是当下应用较多的基坑支护结构体系之一,是用于深基坑开挖和边坡稳定性处理的有效的支挡形式,它是将围护桩与土层锚索相结合的支护方法。该种支护体系利用土层锚索与周围土体的摩擦阻力将锚索锚固在潜在滑动面以外的比较稳定岩土体中,来抵抗桩外侧的土压力并维持着支护结构的稳定性。预应力的存在使得该结构成为主动受力结构,从而使基坑变形得到进一步的控制。
本文在超多维科技大厦基坑支护工程开挖实例的基础上,对基坑变形的机理进行了详细总结,归纳了不同土层条件下围护结构的变形特点,总结综述了常用的基坑支护结构类型及变形特点,归纳了深基坑变形的研究方法及研究现状,总结了深基坑的发展和研究进程,归纳研究深基坑支护结构的位移,地表沉降和基坑底部隆起的机理,总结了各种变形的计算方法,总结具有代表性的地区的基坑变形控制标准。
作为一种便捷快速的分析计算方法,数值分析方法正被越来越多的人所使用,但同时由于基坑所处的工程地质条件的复杂性,该方法尙不能绝对精准的反应工程实际,数值模拟结果的准确性受计算模型和参数选取的影响比较大,本文介绍了数值模拟的相关理论知识,对有限差分软件FLAC3D的功能特点和计算原理做了概况说明,接着介绍了深圳超多维科技大厦基坑的地理位置、场区环境、工程地质条件、及工程概况;说明其支护方案,然后从数值模拟的角度出发,结合勘察资料和围护结构设计资料,利用FLAC3D有限差分建立分析计算模型,根据超多维科技大厦基坑开挖支护的过程,模拟了分步开挖的施工过程,分析了支护过程中的土体侧向位移、土体竖向沉降及隆起变形的变形特点。以桩身侧向位移为主,综合分析了影响变形的因素并提出控制变形的方法。主要分析结果如下:
1、不同的弹性模量、粘聚力及内摩擦角的设计取值对基坑变形有一定的影响,不同的弹性模量取值对基坑变形影响较大,内摩擦角和土体及粘聚力的变化对基坑变形影响则稍小。中下部土层提供土体支护结构所受被动土压力,对基坑变形影响效果明显。支护体侧向位移受土体参数变化的敏感性按大小依次为弹性模量、粘聚力、泊松比、内摩擦角。
2、支护桩桩径的增大,可以起到减小桩体变形的效果。桩径在小于1.2m范围内时,对桩体侧向位移控制效果较明显,桩径增大到一定程度对桩体侧向位移的控制效果不再理想。不宜只采用增加桩径来作为降低支护结构变形的方法;增加支护桩体埋入深度可以起到减小支护结构变形的效果,但该效果较弱。
3、锚索倾角介于0°和35°之间,桩体最大变形量变化不大,当倾角大于35°时,桩体最大位移量随倾角的变大增长较快。在支护工程中,选取较小的锚索倾角有利于减小支护结构位移;增大锚索预应力,可减小支护桩体的最大侧向位移及桩顶位移,桩体侧向变形与预应力大致呈线性正比例关系。增大预应力后,桩顶位移减小幅度大于桩身最大位移。
4、基坑周围堆载量过大时会显著增大支护结构侧向位移,在施工开挖过程中,应及时对弃土,施工材料及施工机械进行清移处理。