基坑桩锚支护结构水平变形特性及分级预警报警研究

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随着城市化进程加快,深基坑工程发展日新月异,更加复杂的施工环境,不断加深的基坑深度,深基坑工程安全稳定性已经成为热点话题。但深基坑面临着研究理论不足,影响因素复杂多样,设计与施工不规范等问题,由于缺乏全过程位移监测,不能及时报警,导致深基坑工程事故无法及时控制,造成严重的人员伤亡、经济损失和社会影响。故了解深基坑支护结构变形特性,探究其影响因素,研究深基坑工程分级预警报警十分重要。主要研究与成果为:(1)收集与研究大量深基坑工程文献资料,了解深基坑工程支护结构变形特性与内力关系、破坏机理。(2)通过文献细致调查研究深基坑工程事故的发生过程,深入分析事故发生的关键节点,探寻基坑破坏前的征兆。调查了正常施工完成时或基坑破坏时水平位变形比的范围。(3)结合南昌某深基坑工程施工与监测工作,采用理正设计软件、FLAC3D软件,建立模型,模拟计算从基坑开始土方开挖至基坑底全过程的支护结构变形和内力变化特性。通过这种全过程跟踪形式的计算和监测对比表明,是有利于基坑监测监控的,能够及时发现存在的偏差,进而追踪问题根源。(4)通过案例分析计算、数值模拟,都表明南昌锚拉形式的深基坑支护结构水平变形特征,与其他一般土地区表现一样,与软土地区存在一定的差别,破坏形式推测表现为锚杆全部失效后呈现悬臂形式结构破坏,在靠近基坑底面位置产生很大弯矩而折断。而软土地区的桩的折断是由于靠近基坑底面的“弓”形变形大、弯曲率大产生弯曲破坏。(5)综合数值模拟分析结果以及工程案例情况,探讨确定橙色和红色报警值的方法。第一次通过理论分析、论证了红色报警值、橙色报警值。(6)根据文献调查,结合基坑工程实践经验,以当前国家规范为基础,参考部分省市地方规范成果,提出的四级预警报警策略有重大意义,实施方案可行。提出的应急管理措施可供参考。本分级方案缓解了设计压力,有利于解决当前设计施工中存在的矛盾状况。(7)研究锚索轴力变化、超载、超挖、地下水水位变化等对桩身水平位移以及内力变化。研究表明,桩锚支护结构的锚杆的上下位置、水平间距设置和预应力大小对于控制变形作用很大。在一般土地区的基坑,第一道锚杆的作用大于第二道的,因此务必精心设计和施工,同时加强锚杆的监测及时、有效非常重要。
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