微型钢管桩重力式水泥土挡墙力学特性及其影响因素研究

【摘要】在深厚软土地区的基坑支护工程中,重力式水泥土挡墙因具有挡土、施工进度快和经济性强等优点而得到广泛运用。挡墙中插入的微型钢管而形成微型钢管桩重力式水泥土挡墙支护型式近些年在广州软土地区得到了成功的运用和推广。插入的微型钢管桩可以有效地控制挡墙的水平位移、减小坑外地表的沉降和坑底土体的隆起,从而能够提高基坑支护工程的整体稳定性；有效地减小挡墙的宽度和嵌固深度,具有良好的经济性和广泛的工程适用性。目前很少有人对微型钢管桩重力式水泥土挡墙支护体系进行深入的研究,对微型钢管桩插入挡墙中时支护结构的力学特性及其影响因素的认识和研究几乎处于空白状态,因此对这种支护结构进行深入系统的研究显得尤为重要。本文首先对微型钢管桩重力式水泥土挡墙组合支护体系的产生背景、研究理论和工程运用进行总结；结合广州软土地区的水文地质分布情况和软土的力学特征,对软土地区的基坑设计理论、施工实践和土压力计算模型进行了探讨。其次,根据微型钢管桩重力式水泥土挡墙的总体布置原则,从施工机械选型、平面和截面布置型式等方面来探讨其适用范围和经济性；结合重力式水泥土挡墙变形及破坏机理,给出其力学指标的选取原则、支护结构的水平位移、挡墙宽度、嵌固深度、地表沉降和坑底隆起等的计算公式。最后,运用有限元软件对这种组合支护型式进行三维模拟分析。主要研究了不同条件下微型钢管桩重力式挡墙对基坑变形和支护结构内力的影响,探讨了微型钢管桩的插入长度、外径、沿基坑方向的布置间距、挡墙的嵌固深度、被动区土体加固和挡墙刚度等因素对基坑变形和支护结构内力的影响规律,得出墙顶最大水平位移、坑外地表最大沉降、微型钢管桩最大内力和挡墙墙身应力随各因素变化而变化的具体规律。结合工程实例建立三维有限元模型,将有限元计算得出的不同开挖阶段下支护结构位移变化规律与现场监测数据进行对比分析,验证了三维模型参数选取的合理性并为类似工程提供有价值的参考。
【作者】温忠义；
【导师】张丽娟；
【作者基本信息】广东工业大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】微型钢管桩；重力式水泥土挡墙；有限元分析；基坑变形；支护结构内力；

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