PC工法桩在粘性土地区基坑中的应用与数值模拟

摘要

随着中国社会经济的迅猛发展，城市建筑朝着高层化发展，人类的活动空间逐渐扩展到了地下，看到了地下空间有很大的利用前景。从前大部分都是单层地下室，近几年来多层地下室越来越多，基坑开挖的深度以至于达到了数十米的深度。由于多种原因的促成，使深基坑的发展成为大势所趋，所以产生了大量的深基坑工程。基坑工程是工程建设过程中最为关键最基础的一部分，不仅跟工程的质量、安全密切相关，而且还会影响到工程的工期进度，因此在基坑开挖的时候我们要采取必要的措施来防止意外的发生，巩固基坑的安全，以此确保整个工程的正常进行。　　PC工法桩工艺是这几年来刚发展起来的一种新型围护桩工艺，这种工艺主要采用型钢、钢管、拉森钢板材料而任意组合成围护桩，由于工程的复杂性，应选择比较切合实际的工法桩形式来进行组合，主要有管桩+拉森钢板桩、钢管+型钢、型钢+拉森钢板桩这三种组合方式。PC工法桩的主要优点是桩身刚度大、施工过程迅速、没有泥浆、不会产生噪音、对场地的要求比较低、能够有效的阻止水流的渗出、用完后可以回收再利用等诸多优点。德清中科产业大楼项目基坑围护就是采用了钢管桩+拉森钢板桩相结合的围护形式，避免了以往工程所产生的困难，从而有效地提高了基坑的稳定性，在浙江德清地区以往很少使用PC工法桩，因此该工程为PC工法桩的广泛使用提高了很好的示范作用，为该地区相似的工程起到了很好的模范作用。　　本文依据具体工程实例，采用MidasGTSNX软件对基坑工程进行建模、分析；再根据现场测量的数据进行整理，再将两者的结果进行对比分析，从而更加准确的分析基坑边坡的稳定性和基坑的位移沉降是否在合理范围之内，验证设计方案的可行性和正确性。基于岩土有限元分析软件MidasGTSNX，了解工程现场的具体注意事项与场区结构之后，组建三维模型可根据软件的后处理模式，分析基坑的有关数据，如位移、支护结构体系内部的应力与应变，以及工程现场及附近建筑的位移情况。　　文章的主要内容由下列部分组成：　　（1）简单介绍了基坑工程在国内主要发展趋势和主要的研究方法和技术路线；　　（2）简单介绍了两种土压力理论，并分析了土压力的理论并总结了两种理论的优缺点，同时介绍了介绍支护结构的几种形式；　　（3）介绍了工程概况与PC工法桩的优缺点与施工条件；　　（4）简单了解MidasGTSNX的工作机理和适合的工作条件，并且详尽介绍了基坑的三维建模，采用MidasGTSNX软件对基坑进行三维数值模拟，能够直观、准确地反映出基坑内部支护结构的受力及位移变化情况，体现出PC工法桩在基坑加固中所起到的作用；　　（5）根据现场监测的数据，将MidasGTSNX的分析结果和现场实测数据进行对比分析，能够验证MidasGTSNX所做出的数值模拟是正确且有效的，为后来的工程提供可靠的参考经验，防止走弯路。

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硕士学位论文

PC工法桩在粘性土地区基坑中的应用与数值 模拟

安徽建筑大学

本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合安徽建筑大学硕士学位论文质量要求。

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摘u3000u3000要

Abstract

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第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国外研究现状

1.3国内研究现状

1.4主要研究内容及研究方法

1.4.1研究方法

1.4.2基坑支护的发展趋势

1.4.3主要研究内容

1.4.4技术路线

1.5本章小结

第二章 基坑土压力理论与支护结构分类

2.1常用的土压力理论

2.1.1朗肯土压力理论

2.1.2库伦土压力理论

2.2 基坑支护与基坑支护结构分类

2.2.1基坑支护简述

2.2.2按基坑支护结构分类

2.3 基坑支护类型和它们的应用范围

2.3.1放坡开挖

2.3.2悬臂式桩(墙)支护结构

2.3.3水泥土重力式挡土墙支护结构

2.3.4内撑式支护结构

2.3.5拉锚式支护结构

2.3.6土钉墙支护结构

2.4本章小结

第三章 基坑工程概况

3.1基坑工程概况及工程地质条件

3.1.1工程概况

3.1.2工程地质条件

3.2基坑支护的优选条件

3.3 PC工法桩介绍

3.4 基坑土方开挖要求

3.4.1 施工工艺

3.4.2 施工方法

3.4.3施工质量保证措施

3.4.4 特殊情况处理措施

3.5本章小结

第四章 德清中科产业大楼基坑支护数值模拟

4.1 Midas数值模拟软件介绍

4.2模型的建立

4.2.1模型建立所需要的基本条件

4.2.2定义材料属性

4.2.3 建立几何模型与划分网格

4.3本构模型分析

4.4施工过程模拟

4.5边界条件和荷载以及施工工况

4.6 本章小结

第五章 模拟结果与监测数据对比

5.1基坑工程监测

5.1.1监测目的

5.1.2监测的原则

5.1.3监测内容

5.1.4 监测仪器

5.1.5监测点的布设原依据

5.1.6基坑工程监测要求

5.1.7监测报警值

5.1.8应急措施

5.2模拟结果与监测数据对比

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果