偏压深基坑坑内桩体内力特性及围护结构变形研究

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合肥地铁1#线某深基坑的施工条件呈现典型的“三多两近一深”(工程近接建筑物数量多、类型多、穿越方式多,距离近、近南淝河,超大深度)特点。因此,该深基坑的开挖势必导致偏压等不利因素的耦合或迭加,从而加剧开挖工程的地层不稳定变形,严重时会发生坍塌,而既有建筑物等也将受到严重影响。本文针对合肥地铁1#线某深基坑施工环境耦合影响的关键技术开展研究,重点研究了在基坑开挖过程中的坑内桩体内力特性及偏压条件下基坑开挖的围护结构变形及监测,主要研究内容如下:(1)对合肥地铁地勘资料进行了详细分析,并进行了大量的现场调查。研究发现,合肥地铁沿线岩土体呈典型的“上软下硬、遇水弱膨胀”工程特性。(2)采用FLAC3D建立了偏压型基坑施工模型,深入分析了基坑开挖对地下连续墙围护结构水平变形规律的影响。数值模拟结果表明,随埋深的增大,地连墙墙体向基坑内发展,水平变形趋势不断增大,但是沿深度的形态呈“凸肚”状。在偏压环境下的基坑施工影响,其“凸肚”形态低于开挖基坑的坑底标高,同时开挖深度的递增也使得“凸肚”形态有下移趋势。(3)基于FLAC3D数值模拟结果,详细探讨了不同工况下基坑内桩体结构的弯矩、轴力的变化规律。研究结果表明,桩在水平荷载作用下,基坑内的桩身(立柱)将会产生水平挠曲,由于地连墙、楼板、立柱等协调变形影响,将会引起桩侧向抗力。由于地连墙及楼板有足够大的抗力,桩身发生挠曲变形,其侧向位移随着桩下部入土深度增大而逐渐的减小,以至于达到一定深度后,几乎不受荷载影响,形成一端嵌固的地基梁。(4)进行了基坑开挖现场施工监测,对围护结构及基坑周边地表沉降进行了监测结果分析。研究发现,地连墙和桩体对基坑内外的土体起到加固作用,受基坑开挖深度及周边施工环境影响,邻近基坑的沉降量比远离基坑的沉降量大,且呈现非线性关系。因此,建议必须加强施工监控,增加临时支撑,以规避施工环境耦合效应带来的风险。本文基于基坑施工现场调研、FLAC3D数值模拟和施工监测,详细研究了合肥地铁某深大基坑坑内桩体内力特性及围护结构变形、土体沉降监测,得出了一些有意义的结论。研究结论对合肥乃至江淮地区的重点、重大深基坑工程的设计和灾害分析具有重要借鉴意义。
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