复合土钉技术在深基坑支护工程中的理论与运用

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随着城市建设的发展,高层建筑不断涌现,地下空间得到开发利用,深基坑工程日益增多,面临的工程技术问题日益复杂。土钉支护技术作为一种土体原位加筋技术,具有施工周期短、操作简便、适应性强、安全性高、造价低廉等优势,而预应力锚杆在抵抗倾倒、控制变形、阻止地层剪切变形等方面具有优势,两者联合使用能弥补各自缺陷,实现深基坑支护安全经济的目的。为此,本文针对预应力锚杆和土钉构成的复合土钉支护技术开展研究。本文首先深入分析了土钉与预应力锚杆的作用机理及其产生的作用效果,进而分析了两者各自作用效果与地下水位、岩土性质、土钉长度、土钉间距、土钉倾角、喷射混凝土面层、锚杆压力灌浆、锚杆形式等因素的关系,提出采用复合土钉支护技术进行基坑支护并给出了相关的设计计算方法。其次,为寻求预应力复合土钉支护基坑的最危险滑裂面,在传统穷举搜索法的基础上,结合工程实际情况和利用平面几何知识,提出了几何参数控制法,并导出相应最危险滑裂面位置的求解公式,为最危险滑裂面的确定建立了一套新的计算方法。此外,根据深基坑支护的变形监测和反馈设计施工要求,提出了基于Verhulst预测模型的复合土钉墙的变形预测方法,并将其应用于某预应力复合土钉支护工程的变形预测,计算值与实测值吻合良好,验证了本文预测模型的正确性和合理性。最后,在考虑土体存在非弹性、各向异性、随环境与时间变化的高度变异性等特征和外部荷载和环境变化的不确定性以及设计理论本身的不足等因素的基础上,提出了复合土钉支护设计必须根据现场的监测及试验结果进行反馈调整以指导支护方案动态设计的思想,并结合工程实际,对现场检测与试验的方法进行了探讨。
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