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土岩组合地层深基坑开挖变形性状研究

黄敏  
【摘要】:随着地下空间的开发和利用,大型深基坑工程的安全性、经济性成为了研究的热点。但对于土岩组合地层,深基坑开挖变形性状的研究还不是很完善。本文对土岩组合地层深基坑开挖变形性状进行研究,为工程应用提供借鉴,具有重要的现实意义。 通过对深基坑开挖进行数值模拟,对不同条件下基坑开挖后围护结构变形和地表沉降进行深入的分析研究,主要得到以下结论。 对桩-内支撑支护形式基坑而言: (1)当开挖面在岩层面或以下时,桩体宜穿透强风化岩层,且在开挖面以下嵌入中风化岩层不宜小于0.5m,这样可有效抑制桩底位移,保证基坑施工的安全性。桩体变形呈现“凸肚”形,最大水平位移出现在桩体中点附近。 (2)基坑最终地表沉降主要是由土体开挖引起的,对于存在强风化岩层的基坑,沉降范围基本为1.5~3.0倍土层厚度,对于只存在中风化和微风化岩层的基坑,沉降范围约为0.7~1.3倍土层厚度。 (3)地表沉降最大值与桩体水平位移最大值的比值为0.5~0.7,地表最大沉降值位置距基坑边距离约为0.5倍土层厚度。 (4)当有临时超载作用于基坑边时:地表沉降显著影响范围集中于超载中心两侧约1.0~2.0倍超载宽度的范围;超载宽度小于或等于1.0h时(h为基坑开挖深度),沉降最大值位置都在超载作用的中心,超载宽度大于1.0h时,其位置在超载宽度为1.0h的作用中心。地表沉降最大值与桩体水平位移最大值的比值为2.0~5.0。 对桩锚支护形式基坑而言: (1)当桩体水平变形曲线近似上大下小的三角形分布时,基坑地表沉降曲线较光滑,沉降模式为较规则的偏态分布;当桩体水平变形曲线近似为上大下小的梯形分布时,基坑地表沉降曲线的光滑性较差,有时存在2个极值,成不规则的偏态分布模式。桩体最大水平位移基本出现在桩顶。 (2)为了有效减小岩层开挖对地表沉降的影响,当土层厚度较大时,灌注桩宜穿透强风化岩层,当强风化岩层较厚如大于5m时,则灌注桩嵌入强风化岩层中的插入比不宜小于0.5;当基坑开挖地层中仅存在中风化和微风化等性质较好的岩层时,灌注桩嵌入岩层时其插入比不宜小于0.2。当基坑支护结构设计满足上述条件时,岩层开挖对地表沉降的影响不大。 (3)对存在强风化岩层的基坑,基坑开挖影响范围约为4倍土层厚度;对于仅有中风化和微风化岩层的基坑,基坑开挖影响范围约为2.5倍土层厚度。 (4)岩层开挖对地表沉降影响较小时,地表沉降最大值与桩体水平位移最大值之比为0.4~0.5;反之,地表沉降最大值与桩体水平位移最大值之比为0.5~0.7。地表最大沉降位置距基坑边距离约为土层厚度的0.2~0.3倍。 (5)当有临时超载作用于基坑边时:桩体变形曲线为上大下小的三角形或梯形,与无超载作用时类似;地表沉降显著影响范围集中于超载中心两侧约0.7~1.0倍超载宽度范围;超载宽度小于或等于1.0h时,沉降最大值位置都在超载作用的中心,超载宽度大于1.0h时,其位置都在超载宽度为1.0h的作用中心。地表沉降最大值与桩体水平位移最大值比值保持在1.0~2.5。


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