基坑开挖对邻近建筑物的影响及其支护结构参数优化研究

摘要

伴随着我国经济的迅速发展，城市化带来了规模庞大的工程建设。在城市环境变得越来越复杂的同时，深基坑工程受到了人们越来越多的关注和重视。在深基坑工程施工中，对邻近建筑物的影响变得越来越不可忽视，这关系到工程质量，经济和安全。为了保证邻近深基坑建筑物的安全，同时确保深基坑工程顺利施工，本文着重研究了邻近深基坑建筑物的变形规律，而深基坑施工对邻近建筑物的影响主要体现在沉降和由沉降导致的倾斜上，因此笔者重点研究了邻近建筑物的沉降规律。
　　本文深基坑工程支护方式采用桩锚支护，桩锚支护也以其工程适应性强等优点，成为了沈阳地区基坑工程中广泛应用的支护结构体系。但是在基坑工程设计中，存在着两种极端的现象:一是由于设计盲目减小参数而潜在工程安全隐患，甚至诱发工程事故，特别是引起邻近建筑物、道路以及水、电、煤气管网等生命线工程的破坏，造成重大经济损失;二是支护选型和设计极为保守，造成不必要的浪费。为了寻求既经济又安全的支护方案，采用正交试验结合数值模拟的方法，对深基坑支护结构参数进行优化，以期对实际工程设计和施工起到一定的参考作用。
　　本文以沈阳中海寰宇基坑施工项目为依托，主要研究内容及相关成果如下：
　　依据项目实测数据，采用图表方法分析得出桩顶水平位移、桩顶沉降的变形规律、周边地表沉降规律;并结合数值模拟分析方法，得出了沈阳地区（砂土）邻近深基坑建筑物的沉降规律;
　　采用等值梁法和正弦定理对深基坑工程的桩长，桩嵌固深度，锚杆长度，锚杆锚固长度进行计算，与基坑设计参数对比发现，支护结构参数存在优化的可能性和必要性;
　　采用正交试验和数值模拟相结合的方法，依据工程设计参数，以邻近建筑物沉降值作为评价指标，对深基坑工程的支护结构参数进行了优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 基坑工程的研究现状

1．2．1 基坑工程发展概述

1．2．2 基坑对邻近建筑物影响的研究现状

1．2．3 基坑数值分析的研究现状

1．2．4 桩锚支护体系的研究现状

1．3 本文工作的主要内容

1．3．1 本文依托工程及其研究重点

1．3．2 本文的研究内容

1．4 本文的研究方法及技术路线

第2章 深基坑开挖对邻近建筑物影响的实测分析

2．1 工程概况

2．1．1 工程简介

2．1．2 工程地质及水文

2．1．3 特殊岩土

2．2 监测项目

2．2．1 监测目的

2．2．2 监测方案

2．2．3 监测内容及方法

2．3 监测结果分析

2．3．1 桩顶水平位移实测分析

2．3．2 桩顶沉降实测分析

2．3．3 建筑物及地表沉降实测分析

2．4 本章小结

第3章 深基坑支护结构设计和稳定性验算

3．1 支护桩的设计计算

3．1．1 等值梁法的基本原理

3．1．2 等值梁计算步骤与方法

3．1．3 支护桩的设计计算

3．2 锚索的设计计算

3．3 深基坑整体稳定性验算

3．3．1 瑞典条分法原理

3．3．2 深基坑整体稳定验算

3．4 支护结构参数对比

3．5 本章小结

第4章 邻近深基坑的建筑物沉降规律研究

4．1 数值模拟软件的选用

4．1．1 选用软件的依据

4．1．2 FLAC3D的特点

4．1．3 FLAC3D较有限元法的优势

4．1．4 本文使用的结构单元

4．2 力学模型的建立

4．2．1 土体与支护结构单元参数确定

4．2．2 本构模型的选择

4．2．3 数值模型的建立

4．2．4 施加建筑物荷载

4．3 邻近深基坑建筑物沉降规律分析

4．3．1 模型的初始应力平衡

4．3．2 深基坑施工过程工况分析

4．3．3 深基坑开挖过程数值模拟

4．4 邻近深基坑的建筑物沉降规律总结

4．5 本章小结

第5章 深基坑支护结构的参数优化

5．1 正交设计试验方法

5．1．1 正交表的定义和表示

5．1．2 正交表的分析方法

5．1．3 正交设计试验的选用依据

5．1．4 正交设计试验的数学模型

5．2 正交试验的基本步骤

5．3 基于正交设计试验的支护结构参数优化

5．3．1 正交试验优化设计模型

5．3．2 正交试验结果

5．3．3 正交试验结果极差分析

5．3．4 正交试验结果方差分析

5．4 正交试验结果验算

5．5 本章小结

第6章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介