深基坑逆作法地下连续墙施工技术及开挖变形数值模拟分析

摘要

随着科学技术的发展，社会经济、城市化的不断提升，由此引发的城市空间扩张与土地匮乏之间的矛盾愈加激烈，于是地下空间工程开发利用的规模也越大、越深。在这样的背景下，保证基坑的施工安全性、稳定性以及降低对周边环境的影响至关重要，传统的顺做法基坑施工技术难以满足要求，逆作法技术应运而生。与顺做法相比，逆作法既能克服施工场地狭小、资源有限的问题，又能降低工程造价、缩短工期，更重要的是能够增加基坑稳定性、保证基坑安全以及保护周边环境。
　　本课题通过某一深基坑逆作法施工的工程实例，重点研究了深基坑逆作法中关于地下连续墙的设计、施工理论，如地下连续墙的厚度、入土深度、土压力计算、承载力的确定、槽壁稳定性分析等方面的研究，为实际工程提供理论基础;探讨了地下连续墙实际施工过程中的多项改进措施、新技术;同时，通过ANSYS软件建立深基坑逆作法三维模型，并导入到FLAC-3D中对逆作法的深基坑开挖变形过程进行数值模拟，讨论了结构单元的选取、本构模型的选取、模型参数的确定等，得出了有关于开挖过程中地下连续墙变形、周边土体沉降、坑底隆起等规律。
　　通过对本课题的研究，可以得出:采用五轴水泥搅拌桩新技术代替三轴水泥搅拌桩、高压旋喷桩施工改进、砂石袋代替接头箱以及成槽顺序调整等改进措施，能够有效解决施工过程中槽壁稳定问题以及保证地下连续墙的施工质量，对此类深基坑逆作法地下连续墙施工有一定的指导、借鉴意义;地下连续墙变形呈S形、最大水平变形位于开挖面以上1/3～1/2深度处;周边土体沉降呈倒弓形、距基坑6～8m处沉降最大;坑底隆起随土体开挖逐渐增大;桩顶垂直位移随开挖大致呈先向下稍移再上抬的趋势，对实际施工具有重要的指导意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 逆作法的发展及应用概述

1．2．1 逆作法在国外的发展与应用

1．2．2 逆作法在国内的发展与应用

1．3 逆作法施工技术

1．3．1 逆作法的定义及施工原理

1．3．2 逆作法的分类

1．3．3 逆作法的特点

1．4 本文研究的主要意义与内容

第二章 深基坑逆作法地下连续墙设计理论

2．1 地下连续墙的特点与结构形式

2．1．1 地下连续墙的特点

2．1．2 地下连续墙的结构形式

2．2 墙体厚度和槽段宽度

2．3 入土深度

2．4 土压力计算

2．4．1 水土分算

2．4．2 水土合算

2．5 水平承载力计算

2．5．1 荷载结构法

2．5．2 修正的荷载结构法

2．5．3 弹性地基梁法

2．5．4 连续介质有限单元法

2．5．5 有限差分法

2．6 竖向承载力计算

2．7 沉降量计算

2．8 地下连续墙构造设计

2．8．1 墙身混凝土

2．8．2 钢筋笼

2．8．3 墙顶冠梁

2．8．4 地下连续墙施工接头

2．9 本章小结

第三章 深基坑逆作法地下连续墙施工技术

3．1 地下连续墙施工流程

3．2 地下连续墙施工要点

3．2．1 导墙旌工

3．2．2 泥浆护壁

3．2．3 成槽

3．2．4 槽壁稳定性分析

3．2．5 钢筋笼的起吊、下放

3．2．6 水下混凝土浇筑

3．3 本章小结

第四章 深基坑逆作法地下连续墙施工实例

4．1 工程概况及地质条件

4．1．1 工程概况

4．1．2 地质条件

4．2 施工重点及难点分析

4．3 施工措施及控制

4．3．1 成槽设备

4．3．2 成槽垂直度的控制

4．3．3 槽壁稳定的控制

4．3．4 钢筋笼起吊的控制

4．4 施工工艺改进

4．4．1 成槽设备及成槽顺序改进

4．4．2 接头箱改进处理

4．4．3 水泥搅拌桩施工改进

4．4．4 高压旋喷桩施工改进

4．5 本章小结

第五章 深基坑逆作法开挖变形数值模拟分析

5．1 有限差分法及FLAC-3D简介

5．1．1 有限差分法

5．1．2 FLAC-3D

5．2 基坑支护及开挖

5．3 基本假设

5．4 基坑开挖数值模拟

5．4．1 结构单元的选取

5．4．2 模型参数的确定

5．4．3 本构模型

5．4．4 模型尺寸与边界条件

5．4．5 收敛判断及开挖模拟

5．5 数值模拟结果分析

5．5．1 地下连续墙水平位移分析

5．5．2 地下连续墙竖向位移分析

5．5．3 周边土体沉降分析

5．5．4 坑底土体隆起分析

5．5．5 桩顶垂直位移分析

5．5．6 主楼出土口处圆形梁变形及应力分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文的主要结论

6．2 本文展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果