深基坑桩锚支护体系的优化方案

以北京北土城东路站基坑为工程背景，对不同锚索长度、锚索打设角度和初锚力条件下的深基坑桩锚支护体系进行数值模拟计算，分析不同锚索参数对桩体结构的变形特征影响规律，给出了锚索的优化设计参数，并基于优化后的锚素参数，探究深基坑桩锚支护体系的受力和变形机理。     

荷载分散型锚索差异补偿荷载的广义确定

研究目的:本文研究荷载分散型锚索张拉过程中差异补偿荷载的确定理论和方法.研究结论:本文提出的荷载分散型锚索张拉时差异补偿荷载的广义确定计算方法,适用于各种荷载分散型锚索,具有较强的实用性;锚索在进行整体张拉之前,从底部较长的锚索单元开始对各单元锚筋依次进行补偿张拉后再一起张拉至设计张拉荷载,可以使各单元锚筋的受力均匀;在考虑各单元锚筋计算变形段摩阻的情况下,锚索张拉后作用于锚固段的锚固力更接近于设计锚固力.     

预应力锚索锁定损失影响因素的灰色关联度分析

通过现场实测数据,总结了预应力锚索的锁定损失影响因素.运用灰色灰色系统理论的关联度分析方法,分析了锚索的锁定荷载、自由段长度及锚固段长度对预应力锚索锁定损失的影响.结果表明:张拉荷载对预应力锁定损失的影响最大,其次是锚索自由段长度,锚固段长度对预应力锁定损失最小.本文的研究结果可为今后类似工程提供借鉴.     

超大跨度隧道预应力锚杆——锚索协同支护机理

探索运用1种新型支护形式预应力锚杆—锚索协同支护体系,在京张高铁八达岭长城站大跨过渡段跨度极大(32.7 m)且围岩质量极差(Ⅴ级围岩)的情况下保障隧道安全建设。通过现场监测,研究预应力锚杆—锚索的力学行为,结合现场围岩微震监测,分析预应力锚杆—锚索协同支护机理。结果表明:预应力锚杆、锚索的轴力均由初始预应力、预应力损失和被动支护力3部分决定;在隧道开挖过程中,锚杆和锚索的轴力演化过程可分为预应力快速损失、轴力波动和轴力稳定3个阶段,且预应力锚杆轴力沿自由段非均匀分布,锚杆自由段存在多个中性点;预应力锚杆锚固于浅层围岩内部,与被锚固岩体组成组合拱结构承担围岩荷载;预应力锚索锚固于深层围岩区域,调动深层围岩的承载力承担围岩荷载,并提高锚杆组合拱的稳定性;预应力锚杆—锚索协同作用实现了超大跨度隧道围岩的有效支护。     

厚冲积黏性土层基坑支护结构力学行为研究

为研究厚冲积黏性土层基坑桩锚支护结构在基坑开挖支护过程中的力学行为,以济南市某大型深基坑为工程背景,通过理正深基坑、FLAC3D软件对不同工况下桩锚支护结构体系进行了工程试算与数值模拟。结果表明:理正深基坑软件推知围护桩水平位移、弯矩和剪力最大值分别为-42.44mm、684.53kN·m和183.56kN,3道锚索轴力分别为125.3kN、185.3kN和155.3kN;采用FLAC3D软件模拟求得基坑开挖时地表沉降、围护桩水平位移最大值分别为35.4mm和37.6mm,3道锚索轴力分别为148kN、202kN和186kN。经对比分析可知,数值模拟误差可控制在20%之内。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

研究目的:西安是西北黄土地区第一个修建地铁的城市,地铁车站深基坑的开挖平面尺寸大、基坑暴露时间长、基坑变形控制等级高,西安又处于特殊的黄土地区,基坑壁岩土体主要为黄土及黄土状土,上部具有湿陷性,与国内外已开挖建成的地铁车站的城市的地质差异较大,车站深基坑围护设计可借鉴的经验较少。因此,急需开展地铁车站深基坑变形规律研究,为西安地铁其它车站深基坑围护结构设计与优化提供帮助。研究结论:以西安地铁2号线北大街车站深基坑工程为背景,建立了深基坑围护结构施工过程FLAC模拟计算模型,制定了车站深基坑施工监测方案,分析了围护桩的变形、钢支撑轴力变化和锚索受力变化的规律。结果表明,桩体位移是围护结构变形特性的直接反映,而钢支撑和锚索对深基坑变形有明显的限制作用。计算结果和监测结果基本一致。     

地铁车站深基坑变形规律现场监测

研究目的:深基坑围护结构设计及其变形规律研究是地铁车站建设中的重要问题之一,开展地铁车站深基坑变形规律研究具有重要的工程应用价值。本文以北京地铁奥运支线折返线车站深基坑为研究背景,根据基坑开挖及围护方案,设计施工监测方案。依据监测资料,重点分析围护桩变形监测数据和基本规律;将钢支撑受力情况和桩体变形相结合分析,研究围护结构各部分的协同作用。研究结论:随着基坑开挖深度的增加和钢支撑的施加,围护桩的变形形态由向坑内的前倾型曲线逐渐变为弓形,最大水平位移发生的位置也随之下移。围护桩的水平位移、水平钢支撑的轴力也随着基坑开挖深度的增加而增大,但其实测值都远小于警戒值,说明围护结构设计偏于保守。     

微型桩-锚索系统加固边坡影响因素分析

研究目的:用微型桩加固边坡时,由于微型桩截面较小,所以难以进行大型边坡的加固。为了解决微型桩承载力低的问题,本文将微型桩与预应力锚索相结合,提出一种微型桩-锚索复合系统,结合工程实例研究微型桩-锚索系统加固边坡的效果,并对影响微型桩-锚索系统加固边坡稳定性的主要因素进行分析。研究结论:(1)微型桩-锚索系统可以明显提高加固边坡的稳定性,当锚索预应力约为400 kN时,复合系统的加固效果最好;(2)在微型桩-锚索系统中不同排微型桩受力具有不均匀性,作用在各排微型桩上的推力大小具有以下关系:反坡桩竖直桩顺坡桩;(3)当微型桩与竖向夹角为25°左右,预应力锚索与水平向夹角为14°左右时,微型桩-锚索复合系统加固边坡的效果最优;(4)实际工程中,建议将微型桩与预应力锚索之间接头部位进行焊接,并采用细石混凝土等进行封锚,可以保证二者协同受力;(5)本研究成果可为微型桩-锚索系统在山区边坡(滑坡)加固工程中的应用提供理论指导。     

预应力锚索抗滑桩工程中锚索拉力实测与分析

为研究分析锚索桩的力学性状,对深圳市黄贝岭滑坡治理的锚索桩进行了长期的原型测试。由测试结果分析得出:锚索拉力随时间的变化可分为三个阶段,即锚索拉力迅速减小阶段、锚索拉力缓慢变化阶段和锚索拉力的稳定阶段,锚索拉力缓慢变化阶段中锚索拉力的增大或减小取决于预应力长期损失和滑坡推力之间作用的结果;抗滑桩的作用过程可划分为三个状态,即锚索的张拉锁定状态(状态Ⅰ)、最大滑坡推力作用状态(状态Ⅱ)和设计所允许的状态(状态Ⅲ)。锚索桩的整个作用过程就是由状态Ⅰ,经过状态Ⅱ,逐渐向状态Ⅲ发展。设计锚索、桩、桩锚共同作用的结构安全度应该相互匹配,协调一致,使锚索桩的作用发挥最大效果。     

TRD工法联合伺服钢支撑在地铁深基坑中的应用

软土区地铁深基坑开挖围护结构中,TRD型钢水泥土搅拌墙使用越来越广泛,由于其为两种刚度相差较大材料的组合围护结构,TRD型钢水泥土搅拌墙的承载及变形机理与传统的连续墙差别较大。软土地区基坑工程,在支护结构设计及施工过程中,由于土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性等因素,传统的钢支撑轴力在开挖过程中损失较为严重,伺服钢支撑作为轴力补偿的一种有效措施,在地铁深基坑支护结构中得到推广应用。宁波钱湖南路地铁站深基坑采用了TRD型钢水泥土搅拌墙作为围护结构,同时采用伺服钢支撑轴力补偿系统作为内支撑,对比分析实测围护结构水平位移,结果表明TRD型钢水泥土搅拌墙与伺服钢支撑轴力补偿系统作为内支撑的结合,可以较大减小围护结构最大水平位移。研究结论为软土区地铁深基坑开挖支护提供了设计、施工、安全控制等参考。     

高填方预应力锚索桩板墙锚索拉力的原位监测与分析

通过对高速公路填方锚索桩板墙锚索拉力进行原位监测,分析了锚索拉力在施工过程及工后的变化规律。监测结果表明:锚索加载后经历一个明显随时间的损失过程;锚索加载时填土对桩的变形约束作用明显,上排锚索加载对下排锚索影响比较小;施工过程中填土和锚索是一个相互作用的过程,合理的张拉时机和锁定荷载的确定是锚索桩板墙设计的关键。     

端头自锚型锚索自锚器结构研制及应力分析

端头自锚型锚索的作用机理是在张拉段设置自锚器,将锚固段和张拉段有效隔离,通过约束锚筋材料不同方向的变形,将全部或部分锚固荷载转化为锚筋注浆体与岩土层之间的黏聚力。这种锚索将传统预应力锚索的"锚固荷载等于外锚头锁定荷载"的受力模式改为"锚固荷载等于自锚荷载与外锚头锁定荷载之和"。本文介绍了基于锚筋体材料等强度条件下自锚器的结构设计,并对采用45Mn2钢制作的自锚器进行了应力分析与试验研究。结果表明:在预应力锚索极限荷载作用下,自锚器平均应力为731. 97 MPa,最大应力为1 441. 5 MPa;限位荷载为40 kN/孔,自锚荷载能达到钢绞线屈服强度442. 68 kN。所研制的锚器具备可重复张拉、锚固荷载完全自锚的优点。     

地铁换乘站深基坑围护结构变形规律FLAC模拟研究

研究目的：以北京奥运支线大屯路地铁换乘站深基坑工程为背景，采用现场监测和FLAC有限差分法模拟计算的方法，研究城市地铁车站深基坑施工过程中的围护结构变形规律，为北京地区地铁深基坑工程的围护结构优化设计和信息化施工提供依据.研究结论：复杂环境下城市地铁换乘站深荩坑明挖施工时，现场临测是信息化安全施工的保证，对于形状复杂的车站基坑应该采用围护桩、钢支撑和锚索等组成的复合维护形式作为基坑的围护结构；土方分层开挖方式和钢支撑预应力施加是减少空间效应保证安企施工的重要措施；FLAC数值计算是研究基坑变形规律的重要手段     

高性能快速张拉预应力锚索新技术

研究目的:京张高铁八达岭长城站大跨过渡段隧道最大开挖宽度32.7 m,最大开挖面积494.4 m~2,是目前世界上开挖宽度和开挖面积最大的交通隧道,施工难度大,安全风险高。隧道初期支护体系主要通过预应力锚杆、预应力锚索和喷射混凝土实现。采用传统的锚索施工工艺,经试验测试,锚索拉力不能满足设计要求,同时需要30 d左右时间才能实现预应力张拉。因此,需要研究高性能快速张拉预应力锚索新技术,以有效控制隧道围岩变形,保证施工安全,提高施工效率。研究结论:(1)采用传统锚索施工工艺,锚索拉力值主要受锚索与注浆体之间的握裹力、注浆体与围岩之间的粘聚力所控制;(2)采取增加"锚固结",锚索与注浆体之间的握力可提高约2倍;采取6～7 MPa高压注浆工艺,注浆体与围岩之间的粘聚力可提高约1.5倍;(3)采用改性硫铝酸盐水泥浆液,浆液强度1 d内可以达到30 MPa以上,从而实现了注浆完成后1 d时间内锚索快速张拉;(4)本研究成果可在类似预应力锚索施工工程中借鉴应用。     

下穿铁路锚索工程预应力损失规律

以南宁—昆明铁路K512+510—K512+732段右侧衡重式浆砌片石挡墙锚索加固工程为背景,通过现场试验分析锚索预应力损失规律。结果表明:在中风化石灰岩地层中锚固时,下穿锚索预应力损失分瞬时损失、短期损失与长期损失3个阶段。瞬时损失阶段为锚索锁定前后的预应力损失,单锚与群锚的预应力损失率均略10%。短期损失阶段为锚索锁定后5 d以内,预应力损失率1%。长期损失阶段为锚索锁定后5~180 d,5~30 d锚索预应力稳步下降,预应力损失率为0.20%~0.66%;30~180 d锚索预应力相对平稳,基本在稳定值附近小幅波动变化。     

基于灰岩地质隧道高边坡压力分散性锚索应用研究

本文结合实际工程案例,通过理论推导、对比分析,探讨了压力分散型锚索在灰岩地质条件下锚固段应力、岩体蠕变和张拉方式对锚索的影响,并取得以下成果:(1)推导出压力分散型锚索的切应力和轴力公式,对锚索在特殊地质条件下的设计及应用提供参考;(2)考虑岩体的蠕变效应,并推导其本构方程;(3)利用不同荷载张拉后补偿张拉最后整体张拉的方式,有效改善了压力分散型锚索因锚固段长度不同导致应力集中产生破坏的问题,并与监测值进行对比分析,以验证张拉方式的正确性。     

钢支撑伺服系统在软土基坑工程中的应用研究

软土地区基坑开挖时,对基坑变形控制要求较高,越来越多的基坑工程采用钢支撑伺服系统进行支护。为探究钢支撑伺服系统在基坑变形中的控制效果,文章基于软土地区某基坑工程,选取钢支撑伺服系统支护典型断面,依据现场监测数据分析深基坑围护结构的变形规律。监测数据分析结果表明：各道钢支撑轴力随开挖深度的增加而增大,基坑开挖期间支撑预加轴力维持在设计预加轴力附近,伺服段土体最大深层水平位移较普通段小36.6%。在软土地区,钢支撑伺服系统对基坑围护结构变形有较好的控制效果,针对围护结构变形要求较高的基坑,可以积极采用钢支撑伺服系统。     

下穿既有道路工程深基坑支护方案与监测分析

以厦门市疏港路下穿仙岳路深基坑工程为背景,对支护桩竖直与水平方向位移、锚索拉力、桩身变形、桩体内力、坑外地表沉降、地下水位变化、临近海沧大桥引桥桥墩等进行现场监测,分析"灌注桩+预应力锚索+桩间二重管旋喷"和钢板桩支护两种方案的应用效果。监测结果显示:桩身沉降累计值为7.19 mm;桩体内力弯矩值变化范围由85～184 k N·m至300～450 k N·m;桩体变形受到坑外临近车辆和锚索的影响最大;预应力锚索最大拉力值为178 k N;周边地表沉降值最大达到36.07 mm;地下水位受基坑开挖的扰动较小;海沧大桥引桥桥墩几乎未受到基坑施工的影响。     

保证箱梁桥竖向预应力筋有效预应力的探讨

研究目的:通过理论分析、试验、实践,研究混凝土箱梁腹板内竖向预应力筋预应力损失大、作用效果差的成因,提出对策与措施,以保证竖向预应力作用效果,避免腹板出现主拉应力裂纹。研究结论:设计中,对竖向筋控制应力与屈服强度的比值进行控制;计算由锚具变形和缝隙压缩等引起的预应力损失时,取1.65 mm的回缩值;增加由锚垫板安装误差引起的预应力损失,并取3.3 mm的回缩值;考虑混凝土和水泥浆水化热引起的预应力损失,施工中重视施工工艺的改进和完善;控制锚垫板安装倾角误差,做到"两平一直",控制锚垫板与螺帽的夹角在1°以内;使用扭矩扳手拧紧螺帽,对32和25竖向筋的锚固扭矩分别取1 200 N.m和600 N.m;采取二次张拉和超张拉工艺;前段梁与后段梁连接处的4组竖向筋与后段梁的竖向筋同步张拉。     

深基坑混合支撑体系设计改进

通过美兰机场隧道加宽段和车站深基坑的工程实践,研究应用了上部钢筋混凝土支撑、中部锚索支撑、下部钢支撑的混合支撑体系。采用FLAC软件,对基坑的开挖过程进行模拟,研究车站深基坑混合支撑围护结构的内力与变形规律,分析影响基坑稳定的主要因素,完善和丰富该类围护结构内力与变形的计算理论,验证本工程施工方案的安全及经济可行性,为今后类似基坑的施工设计提供借鉴。