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PHC管桩以其优越的抗弯性能以及可靠的质量保证在基坑支护工程中得到了不少应用。此外,随着SMW工法的引进,劲性水泥土墙以其独特的优点在我国也得到了很快发展。本文综合利用PHC管桩承载力高和劲性水泥土墙施工便捷、环保文明的特点,提出了一种新型的支护工艺,即以PHC管桩作为劲性水泥土墙芯材的支护工艺,简称PCMW工法。这种工艺克服了SMW挡墙刚度小的缺陷,在控制基坑变形方面效果显著,同时避免了因锤击PHC管桩而产生的土体扰动现象等缺点。
本文主要研究了PCMW工法的设计方法以及施工工艺,并通过ANSYS有限元软件对工程实例进行数值模拟,与现场监测数据进行了比较分析。主要内容包括:
(1)根据已有的基坑设计理论,提出了适合PCMW工法的设计计算流程,并根据刚度等效原理,提出了将PCMW挡墙等效成地下连续墙来计算支护结构内力的方法,以及支护结构承载力验算方法等。
(2)运用了材料力学和弹塑性力学理论,对水泥土填芯的PHC管桩抗弯承载力进行了理论推导,通过计算对水泥土的抗弯承载力的贡献率做出定量分析,发现水泥土的刚度贡献很小。因此,建议计算PCMW挡墙时只要考虑PHC管桩的承载力即可。
(3)简要说明了PCMW工法的适用范围,总结归纳了PCMW工法的施工流程,以及施工质量和验收的标准等;
(4)介绍了PCMW工法的应用实例,对基坑的变形监测数据进行了分析,总结PCMW挡墙的变形特点。另外,分析了PCMW工法的各种优点,包括结构的承载力性能、经济效益、环保文明等方面,为进一步推广这种工艺打下良好基础。
(5)运用ANSYS软件对实际工程进行数值模拟,对PCMW挡墙的结构内力和变形进行计算,并将计算结果与实测数据进行比较,得到了较为合理的结论,验证了模型的可靠性,也为PCMW挡墙的变形预测、设计计算及施工提供参考。