软土中深开挖水泥搅拌桩与排桩墙组合支护结构性能研究

论文摘要

基坑工程是城市明挖隧道工程设计和施工的重要点。在软土地区,基坑的稳定性、支护体系的选择和优化,往往是城市地下工程的工期控制、降低施工对环境的干扰所关注的核心内容之一。论文通过对水泥搅拌桩与排桩墙组合支护的力学特性分析,研究影响其支护性能的主要参数,以期为支护体系的设计优化和施工控制提供技术支持。已有的工程实践表明,通过增大支护体系的刚度和将具有一定刚度的挡墙深入强度较高的土层,是控制土体及支护体系变形的有效途径之一。水泥搅拌桩可以具有加固土体和控制土体及支护体系变形的双重作用。利用有限元软件Plaxis进行的软土地区深开挖的数值计算结果表明,在水泥搅拌桩与排桩墙组合支护体系中,水泥土搅拌桩止水帷幕的支挡作用是明显的；增加排桩墙的桩径,对提高支护能力效果不明显；加固基坑底部土体是提高组合支护结构支护能力的有效途径。工程实例分析表明,在周围环境对被支挡土体变形的控制要求较低条件下,通过对水泥土搅拌桩与排桩组合围护结构的水平支撑的优化,减少水平支撑,可加快施工进度。但是支护体系的安全储备显著减小,施工风险控制难度增大。在基坑顶部单一水平支撑的开挖过程中,支护桩墙下部承受的弯矩较大,可能导致支护桩在距基坑底部1.5m高度的部位开裂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 城市地下交通线路及地下结构建设的必要性
• 1.1.2 城市明挖隧道及深基坑
• 1.1.3 基坑支护的重要性
• 1.2 城市明挖隧道基坑的特点及设计中存在的问题
• 1.2.1 基坑工程的特点
• 1.2.2 基坑支护结构设计中存在的问题
• 1.3 深基坑常用支护结构
• 1.3.1 放坡开挖
• 1.3.2 重力式围护结构
• 1.3.3 悬臂式围护结构
• 1.3.4 有水平支护的围护结构
• 1.3.5 组合围护结构
• 1.4 基坑土体加固及稳定措施
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 软土地区深开挖基坑变形特征及其影响因素
• 2.1 土体变形的一般规律
• 2.2 水平位移
• 2.3 墙背沉降
• 2.4 水平位移与沉降值的相关性
• 2.5 影响开挖区周围土体变形的主要因素
• 2.6 小结
• 第三章 水泥土搅拌桩与排桩墙组合支护结构与分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 水泥土搅拌桩
• 3.1.2 排桩
• 3.1.3 土压力
• 3.2 组合支护结构与基坑稳定性分析
• 3.2.1 悬臂式支护的计算
• 3.2.2 有水平支护围护结构的计算
• 3.2.3 基坑稳定性分析与计算
• 3.3 组合支护结构有限元模拟
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 弹性地基有限元法基本理论
• 3.3.3 组合支护结构的计算模型
• 3.3.4 土体本构及屈服函数
• 3.3.5 初始地应力平衡
• 3.3.6 开挖步骤的实现
• 3.4 小结
• 第四章 影响组合支护结构性能的数值分析
• 4.1 模型的建立
• 4.1.1 排桩横向位移比较
• 4.1.2 排桩弯矩比较
• 4.2 考虑水泥土搅拌桩挡土作用与否的比较分析
• 4.3 排桩桩径大小影响分析
• 4.4 组合支护被动区土体加固影响分析
• 4.5 组合支护内部水平支撑设置影响分析
• 4.6 小结
• 第五章 组合支护结构工程应用分析
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 围岩工程地质、水文、气象条件
• 5.1.2 横断面结构形式及节段划分
• 5.1.3 支护措施
• 5.1.4 施工方法
• 5.1.5 地基加固
• 5.1.6 材料
• 5.2 土体工程地质条件分析
• 5.2.1 含水量及液、塑限
• 5.2.2 土体孔隙比及压缩模量
• 5.2.3 土体固结特性
• 5.3 有限元分析计算
• 5.3.1 模型描述
• 5.3.2 计算结果
• 5.3.3 计算结果分析
• 5.4 讨论
• 5.4.1 基坑变形特征
• 5.4.2 基坑变形对环境的影响
• 5.4.3 支护体系性能及施工风险
• 5.5 小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢