西安地区深基坑土钉墙-桩锚联合支护结构优化设计研究

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1、分类号:TU410710-2015126010硕士学位论文西安地区深基坑土钉墙-桩锚联合支护结构优化设计研究徐龙帅导师姓名职称倪万魁教授申请学位类别硕士学科专业名称岩土工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月30日学位授予单位长安大学StudyonOptimizationDesignofSoilNailingWallcombinedPileAnchorSupportingStructureinXi'anArea.AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuLongshuaiSupervisor

2、：Prof.NiWankuiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要土钉墙-桩锚联合支护结构中，用土钉墙加固基坑的上层土体，用桩锚结构支护基坑的下层土体，其安全性比单一土钉墙支护有大幅提高，而造价比桩锚支护又有一定程度的节约，因此，在西安地区广泛应用于建筑、市政、地铁等深基坑支护工程。但应用过程中也存在一些问题，突出表现为设计理论滞后于工程实践，目前国内常用的基坑设计软件还没有土钉墙-桩锚联合支护结构的计算功能，工程设计多是采用传统方法，将上部土钉墙与下部桩锚分开，各自单独设计，忽略了土钉支护与桩锚支护的相互作用，与实际不符。本文首先对西安地

3、区土钉墙-桩锚联合支护基坑典型案例的设计参数进行了统计分析，然后采用数值模拟的方法，对西安某土钉墙-桩锚联合支护结构在基坑各施工阶段的工作性状进行了研究，并对基坑支护结构的设计参数进行了虚拟设计和敏感性分析，最后以此为依据，对土钉墙-桩锚联合支护结构进行了优化设计。主要结论如下：1．西安地区土钉墙-桩锚联合支护基坑的主要设计参数为：（1）上部土钉支护高度与基坑开挖深度之比介于0.22~0.39之间；（2）下部桩锚支护结构中，支护桩的嵌固深度与桩总长度的比值介于0.36~0.59之间，桩直径介于0.7m~1.0m，桩间距介于1.3m~1.8m；（3）锚杆竖向平均间距介

4、于1.8m~3.9m，锚固段平均长度介于13.0m~19.7m，预应力介于180kN~500kN。2．土钉墙-桩锚联合支护结构数值模拟结果表明：（1）基坑施工各阶段中，桩体变形中间大、两头小，开挖完成后，支护桩最大正弯矩在基坑底面以上1m处，最大负弯矩在基坑底面以下4m处；（2）基坑外地表沉降呈“漏斗状”，最大沉降在基坑外约23m处；（3）土体开挖将使刚施工完成的一排锚杆轴力发生陡然增大，随着后续的土体开挖和锚杆施工，已经施工完成的锚杆轴力整体上将逐渐减小。各排锚杆轴力沿基坑深度方向逐渐增大。3．敏感性分析结果表明：（1）支护桩最大水平位移对土钉墙相对高度最敏感，对

5、桩顶平台宽度的敏感度最低，对桩直径、桩间距等设计参数的敏感度处在中间水平；（2）桩身最大弯矩对支护桩直径最为敏感，对桩间距和土钉墙相对高度的敏感度次之，对锚杆预应力、桩嵌固深度和桩顶平台宽度的敏感度较小；（3）坑外地表最大沉降对土钉墙相对高度最为敏感，对锚杆预应力的敏感度最低，其它设计参数的敏感度处在中间水平。i4．基于虚拟设计结果和敏感性分析结论，提出了土钉墙-桩锚联合支护结构优化设计方案，优化设计后的支护桩水平位移、桩身弯矩和坑外地表沉降均比原方案显著减小；优化后的土方开挖和回填量显著减少，支护桩钢筋混凝土用量减少20.98%，锚杆长度增加了10%。关键词：基坑

6、工程，土钉墙-桩锚联合支护，优化设计，数值模拟，虚拟设计，敏感性分析iiAbstractInthesoilnailingwallcombinedpileanchorsupportingstructure,soilnailingwallisusedtoreinforcetheuppersoilmass,andthepileanchorstructureisusedtosupportthelowersoilmassofthefoundationpit.,thesafetyismuchhigherthansinglesoilnailingwallandthecostisl

7、owerthanpileanchorsupport,therefore,itiswidelyusedinbuilding,municipal,subwayandotherdeepfoundationpitsupportengineeringinXi’anarea.Buttherearesomeproblemsintheapplicationprocess,outstandingperformanceasdesigntheorylagsbehindengineeringpractice,atpresent,therearenocalculationfunction