深基坑双排桩支护结构开挖力学效应及稳定性影响因素研究

摘要

随各种大型综合交通枢纽的建设,应运而生了许多大型复杂深基坑,双排桩支护结构因其施工方便、利于基坑土方开挖等诸多优点被越来越多的应用于深大基坑的支护,因此研究深基坑双排桩支护结构开挖力学效应、分析双排桩支护结构稳定性影响因素对于双排桩支护结构的优化设计及工程应用具有重要的意义。本文在总结国内外相关研究成果的基础上,以青岛市某综合交通枢纽深大基坑项目为工程背景,通过理论分析和数值模拟方法,对基坑开挖过程中的空间效应、双排桩支护结构的受力和变形特性、不同基坑开挖宽度、不同桩顶连接方式、不同桩顶连梁截面尺寸和不同布桩方式对双排桩支护结构变形和受力的影响进行了较为系统深入的研究。主要研究工作及研究成果如下:
　　①分析了现有关于双排桩支护结构的计算方法及各种计算方法的优缺点,重点阐述了数值分析方法的优越性。
　　②采用数值分析方法,根据实际支护结构参数和基坑周边地质条件建立数值模型,依据施工方案模拟开挖过程,对比分析了大型基坑中不同位置处双排桩支护结构的变形和受力,给出了基坑坑角空间效应的影响范围及大型基坑中双排桩支护结构最不利分布区域。
　　③在双排桩支护结构最不利分布区域中选取典型断面,对基坑开挖过程中双排桩支护结构的力学响应进行了研究,得出了基坑开挖过程中双排桩支护结构的变形和受力分布规律:靠近基坑坑底处的土方开挖对双排桩侧向变形影响较大,双排桩支护结构中前排桩分担的荷载要大于后排桩。
　　④分别研究了基坑开挖宽度、桩顶连接方式、桩顶连梁截面尺寸和布桩方式对双排桩支护结构变形和受力的影响,研究结果表明:随着基坑开挖宽度的增大,双排桩支护结构受力和变形均增大;桩顶前后排连接时双排桩支护结构的支护效果与桩顶全连接基本相同;桩顶连梁截面尺寸为1d×0.5d(d为前后排桩桩径)时,双排桩支护结构整体受力最小且能有效控制变形;不同布桩方式对双排桩支护结构变形和受力的影响较大。