深基坑的土钉与桩锚组合式支护结构研究

【摘要】： 本文以邯郸深基坑支护工程为背景,在对国内外相关研究成果进行深入分析的基础上,采用现场监测、理论分析和数值模拟相结合的方法,着重探讨深基坑工程分步开挖过程中支护结构和土体的受力和变形特性,及它们之间的相互作用,主要工作和结论如下： (1)对基坑支护结构设计原理进行了介绍,土钉与桩锚组合式支护结构不仅是经济适用的基坑支护方式,而且能够很好的控制支护结构和土体变形,同时介绍了设计中需要考虑的基坑工程环境效应。 (2)对一个典型的土钉与桩锚组合式支护结构的基坑开挖过程进行全程监测,监测内容包括地表沉降、水平位移、土层压力、护坡桩弯矩变化等,对监测数据进行整理分析,表明基坑位移、受力受基坑开挖步骤影响最大,同时根据数据分析,表明土体和支护结构存在空间效应。 (3)对基坑开挖过程进行FLAC3D数值模拟分析,模拟内容包括位移、基坑稳定性、塑性区、支护结构受力,结果表明基坑沉降、水平位移、结构受力、塑性区具有明显的时空效应。地表沉降最大值不是发生在基坑边缘,而是在距离边缘一定距离处；水平位移最大值发生在基坑边缘且在桩顶处数值较大；桩的受力在某一个方向较大,其他两个方向几乎可以忽略；在土钉墙支护阶段,喷射混凝土面层最高可以提高基坑安全30%；在桩锚支护阶段加预应力锚杆在某种情况下最高可以提高安全系数达到50%；桩径增大到一定范围后对提高基坑安全系数会不明显。 (4)基坑工程是一个综合性工程,设计理论、监测结果和数值模拟的结果尽管存在差异,但并不是孤立的,设计理论可以为监测和数值模拟所用,同样监测和数值模拟的结果也可以作为设计理论补充,动态设计中监测结果和数值模拟尤为重要。 本论文是结合工程实例对基坑工程土钉与桩锚组合式支护结构进行的研究,可对一些类似基坑工程的开挖和支护提供借鉴和参考作用。