【摘 要】
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随着地下空间工程的快速发展,基坑工程支护结构形式一直都是研究重点。青岛地铁鞍山路换乘站位于青岛市北区鞍山路与山东路交叉路口,地层为青岛地区典型“上软下硬”土岩复合地层,基坑局部埋深达到40m,周围环境复杂,给支护结构设计带来困难。基坑上覆土层,下部为强度较高的花岗岩,微型钢管桩锚索支护在该地层条件下发挥出明显优势,微型钢管桩施工方便灵活,有效解决了支护桩在坚硬岩层难以施工的难题,上层结构性较差的土
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随着地下空间工程的快速发展,基坑工程支护结构形式一直都是研究重点。青岛地铁鞍山路换乘站位于青岛市北区鞍山路与山东路交叉路口,地层为青岛地区典型“上软下硬”土岩复合地层,基坑局部埋深达到40m,周围环境复杂,给支护结构设计带来困难。基坑上覆土层,下部为强度较高的花岗岩,微型钢管桩锚索支护在该地层条件下发挥出明显优势,微型钢管桩施工方便灵活,有效解决了支护桩在坚硬岩层难以施工的难题,上层结构性较差的土层可以采取双排桩加预应力锚索结合的支护形式,下层围岩性质较好的岩层可以采取单排桩加锚杆相结合的支护形式。该种支护体系能有效控制土岩深大基坑变形,其变形特点及支护特性值得深入探讨研究。本文通过总结前人研究成果,分析常见支护方式及微型钢管桩锚索支护体系特征,以青岛鞍山路土岩复合深大基坑为工程背景,通过对基坑开挖全过程围护结构受力变形进行研究,总结分级开挖过程中围护结构变形规律。创建数值模型并将计算结果与实测数据对比分析,最后对影响微型钢管桩锚索支护体系的主要因素进行探讨,研究了微型钢管桩排桩数、预应力锚索取值、桩体嵌入深度三种变量对支护结构变形的影响,主要研究内容如下:(1)查阅以往关于微型钢管桩锚索支护结构在基坑工程中应用的文献,总结不同地区、不同支护结构条件下基坑变形特点,介绍几种常见支护形式特点,提出目前支护结构对于青岛地区土岩复合深大基坑开挖支护的局限性,分析微型钢管桩锚索支护结构的作用机理及主要破坏形式。(2)对鞍山路站三个典型支护单元开挖全过程进行分析,监测对象主要包含桩顶水平位移、桩顶竖向位移、锚索内力,创新性的引入加拿大ESG微震监测系统,监测土岩复合基坑下部围岩实时损伤状态,探讨基坑开挖过程中微震事件、基坑位移、锚索内力的关联性。通过分析基坑开挖全过程监测数据,研究分级开挖过程中各阶段变形特征及该支护结构控制变形效果。(3)创建土岩深基坑三维数值模型,分析第一级采用双排微型钢管桩+预应力锚索,第二、三级采用单排桩+锚杆支护条件下土岩组合基坑变形特点。将数值计算结果与实测数据对比分析,验证数值计算结果的可靠度。通过分析数值模拟结果探索微型钢管桩锚索支护结构应用在土岩复合基坑开挖过程中的合理性。(4)通过改变支护结构第一级排桩数量、锚索预应力取值、桩体嵌入深度三种因素,研究几种因素对支护结构在土岩复合基坑中支护效果的影响,通过分析桩身水平位移,弯矩、剪力三种数值计算数据,总结几种因素对支护体系变形的影响,并对该基坑支护结构设计参数取值进行优化,为类似基坑工程提供参考。
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