基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法.pdf

148 科技与企业 工程技术 基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法 摘要 对于基坑开挖来说 它与邻近桩基之间是存在相互作用 的 并且邻近桩基的存在可以促使基坑开挖的顺利进行 但是基坑开挖 可能会对邻近桩基产生不好的影响 借助于两端分析方法进行基坑开 挖对于邻近桩基影响的分析 其实也是借助于公式或者方程进行计算 与表达 关键词 基坑开挖 邻近桩基 两阶段分析法 一 前言 城市现代化的发展的极为迅速的 只是城市的地面空间十分有 限 有限的城市地面空间已经无法满足城市需求 为此 则必须考虑 进行地下开挖的情况 在进行基坑开挖的时候 除了要让基坑自身 的安全与稳定得到保证之外 也应该对基坑周围土体以及环境的稳 定做到有效控制 二 基坑开挖对邻近桩基的影响 在基坑开挖的时候 其与邻近桩基之间会有相互作用存在 一 般情况下 在进行深基坑工程的开挖都是把基坑开挖的深度其主 动土压力作为进行维护设计的基础与依据 反而忽略了邻近桩基也 会对基坑开挖产生有益处的作用与影响 事实上 在进行基坑开挖 时 不仅邻近桩基会受到来自于基坑的不好的影响 还存在邻近桩 基能够让基坑开挖变得更加顺利的影响 进行基坑开挖 与卸除荷 载的效果是差不多的 而开挖的深度也代表着卸载荷载的不同 其 会对附近土体造成的影响也不一样 通常情况下 如果进行基坑开挖的地点是在建筑物的附近 那 么开挖的深度小于三米的时候并不会对邻近桩基其安全性造成影 响 只是 但开挖的深度不断增加的时候 其邻近桩在水平上产生 的位移以及弯矩都会随之增加 如果桩底的约束比较小 那么桩头 便很容易出现最大位移 如果说邻近桩在进行布置的时候选择的是 双排桩形式 那么位移差距上来说 前后排桩的差别不大 只是前 排桩比后排桩的弯矩要明显更大 如果基坑其围护结构是支护桩的 形式 那么支护桩具有越大的刚度 相应的邻近桩其弯矩与位移就 将会越小 如果支护桩其刚度越小 相应的邻近桩其位移与变化幅 度就会很大 如果基坑其围护结构是围护墙的形式 那么对于需要 承受土体位移的作用的被动桩而言 围护墙的存在是可以让土体的 侧向位移减少的 并且通过这种方式让桩基础由于受到土体水平位 移以至于出现的位移与弯矩都得到减小 在基坑开挖的时候 邻近桩与基坑开挖面之间的距离也会产生 影响 对于邻近桩而言 其桩身位移与弯矩在开挖面的距离越大的 时候反而会越小 如果说邻近桩和基坑开挖面之间的距离超出了基 坑开挖能够对土体产生影响的范围 那么邻近基坑反而不会受到影 响了 对于邻近桩桩顶承台来说 面对单双排桩 承台的影响是不一 样的 如果单排桩存在承台 那么其桩身的位移与弯矩将会小于没 有承台存在的情况 如果双排桩不存在承台 那么它的情况和单排 桩的情况是类似的 如果双排桩存在承台 那么其桩头就会有比较 大的弯矩出现 这也是双排桩与承台之间相互进行作用而导致的 亦即是 对于双排桩来说 其前排桩会将后排桩往前拉 而后排桩 也是一样 对于邻近桩其桩长来说 邻近桩长会对桩本身无论是位 移还是弯矩都产生很大的影响 如果桩长相比于基坑深度是更小 的 那么最大弯矩会在桩中间出现 而随着桩的增长其水平位移反 而会减小 如果桩长相比于基坑深度是更大的 那么随着桩的增长 杨俊岭 吉林大学建设工程学院 吉林 130026 其水平位移会先增大再减小 三 基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法 借助于两阶段分析方法 可以对基坑开挖对于其邻近桩基所产 生的影响进行分析 两阶段分析法需要先将基坑开挖与它维护结构 的变形而导致的坑外土体移动或者是土压力分布求得 要将桩基当 作一维杆系结构 再借助于弹簧的设置将其和周围土体的作用真正 实现 借助于之前获得的土体位移以及土压力 它们在桩基产生的 作用从而得到桩身存在的附加应力与应变 继而完成关于基坑开挖 如何影响邻近桩基进行分析 1 基坑开挖导致的坑外土体其自由位移场 如果土体是不能够进行压缩的 那么就需要借助于影像源法来 完成关于对弹性半空间里面 其随便的一点由于地层存在的损失 而导致的附近土体其存在的位移场分布规律具体公式进行推理 借助于位移场分布规律的具体公式 还能够对基坑之外的随便的一 点其在土体在水平或者是竖向上的位移进行计算分析 借助于基坑 的维护结构其水平位移的曲线 再利用实际测量或者是有限元方法 来进行计算将曲线函数确定 之后对水平位移具体的分布曲线进行 不同的微分段的划分 并且以面积等效的原理作为基础 将分布曲 线被划分的微分段进行相应面积圆的等效 之后 再借助于影像源 法 以围护结构的深度来基础将积分完成 并且把基坑之外的随便 一点其在自由场土体的侧向位移具体数值得到 其公式为 其中 2 基坑邻近桩基和土体之间存在的互相作用 要得到关于基坑开挖导致的土体 其与侧向位移上的桩基之间 存在的相互作用具体的控制方程 就需要先把土体假设成为在不 同方向存在的同性半空间的弹性体 并且要设定桩是不会与附近的 土体之间出现脱离情况的 而且桩基的存在并不会影响到桩基的开 挖 以及桩是连续弹性的各向同性体而它的存在与位置所在的土层 单元的相互作用都是不会受到基坑开挖的影响的 除此之外 还需 要只考虑在水平方向的荷载作用 并且将竖向的荷载作用暂时忽略 事实上 可以将桩周自由场其土体是否有土体侧移情况出现来作为 基础与依据 再分析其邻近桩在完成了受荷段以及锚固段的分段之 后具体的受力变形情况 借助于静力平衡与材料力学的假设 建立 起相应的控制方程组 其方程组为 下转第151页 DOI 10 13751 ki kjyqy 2016 02 112 科技与企业 151 工程技术 实叠码袋装土 1 钢板桩施工 钢板桩采用打桩船施打 2 两道横 向工字钢围囹固定 钢丝绳对拉 3 竹笆片土工布围挡施工 为防止 桩间土流失 采用竹笆片土工布围挡 竹笆片可通过铁丝固定在钢 板桩上 4 围堰粘土心墙填筑施工 现场采用挖掘机直接将粘土挖 运入泥驳内 装运至已打好的板桩围堰一侧采用挖机 安置固定在 工程船上 转挖黏土入围堰内 钢板桩间黏土填筑从北侧河岸处开 始向前推进施工 水上部分采用小型机具夯实 分层夯实回填至设 计桩顶高程 过程中注意对拉钢丝绳的固结 5 袋装土码高防护 6 设计参数选取及稳定计算 6 1尺寸参数 6 2地质参数 闸室选用地质报告7 7 地质剖面 6 3临水侧钢板桩稳定性验算 1 嵌固稳定计算 按 悬臂式支护结构计算嵌固深度ld值 规范公式如下 hkhk NNN NN 依据 悬臂式支护结构嵌固深度ld不宜小于0 8h 故嵌固深度 3 2m 取嵌固深度为5m 2 抗隆起稳定计算 从支护底部开始 逐层验算抗隆起稳定性 结果如下 1 2 k f N N LL 1 2r R L 1 min N ii i zATET 支护底部 验算抗隆起 Ks 3 77 1 800 抗隆起稳定性满足 3 整体稳定计算 计算方法 瑞典条分法 应 力状态 总应力法 条分法中的 土条宽度 0 40m 整体稳定安 全系数Ks 3 569 1 35 满足 要求 4 结构内力及位移 基坑外侧抗弯验算 不考虑 轴力 基坑内侧抗弯验算 不考虑轴力 1 2 ijji yy i j N ij L 满足钢板桩抗拉应力要求 基坑外侧抗弯验算 不考虑轴力 delayii TATET 满足钢板桩抗拉应力要求 7 结束语 水利水电工程施工的目的是为了更好的满足人们的生活需求 11 11 21 2 k NR irk ir x i N r R LL 2 1 1 1 k i N irk i N r R z iN N rR L 3 11 2 iiijijijij ATETS yDy i j N ji L 4 MPS1 2iz g iz z N L 5 3 小结 3101工作面运顺沿空留巷的经验表明 留巷成功除了要提出适 应本留巷的巷道加固方案作为技术保障外 还需制定合理的工艺流 程 确保巷旁充填墙体的施工质量达到技术要求 并进行科学的组 织管理 以免造成人员的浪费和工序间的冲突 参考文献 1 朱广聚 史勇 深部开采沿空留巷的施工工艺 J 煤炭科 技 2008 3 2 周建峰 崔巍 两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术 J 煤炭科 学技术 2014 42 4 3 张鹏冲 张农 季卫斌 谢桥矿半原位沿空留巷技术 J 2014 08 作者简介 刘平喜 1973 10 男 山西洪洞人 工程师 采矿工程专业 大学本 科 现任冀中能源邢矿集团老母坡煤业总工程师 曹伟康 1988 08 男 河北任县人 助理工程师 采矿工程专业 大 学本科 现任冀中能源邢矿集团老母坡煤业技术部技术主管 3 邻近桩与土体之间相互作用的控制方程求解 假设邻近桩是半无限长桩 同时它的桩顶是自由的 以此为基 础 再借助于边界与连续性的条件 来对桩与土之间的相互作用以 及在弹性变形的情况下的邻近桩利用矩阵进行解析 四 结束语 基坑开挖无疑是会对邻近桩基产生影响的 只是随着一些因素 的变化 产生的影响也有所不同 借助于两阶段分析方法 在对基 坑开挖对邻近桩基产生的影响进行分析的时候会更加清楚明白 并 且有非常好的指导作用 参考文献 1 张爱军 莫海鸿 李爱国 高伟 向玮 基坑开挖对邻近桩基影响的 两阶段分析方法 J 岩石力学与工程学报 2013 2 梁婷 基坑开挖对邻近桩基影响研究现状与分析 J 建筑与文 化 2013 3 刘辉 析基坑开挖对邻近桩基影响 J 城市建设理论研究 2012 4 陈福全 杨敏 地面堆载作用下邻近桩基性状的数值分析 J 岩土 工程学报 2010 5 郑刚 颜志雄 雷华阳 基坑开挖对临近桩基影响的实测及有限 元数值模拟分析 J 岩土工程学报 2010 6 陈福全 汪金卫 刘毓氚等 基坑开挖时邻近桩基性状的数值分 析 J 岩土力学 2010 提高人们的生活质量 因此 施工导流及围堰技术的使用需要严格 的按照