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基坑土钉支护由于施工简捷迅速、经济、安全,在国内外广泛的应用。随着土钉支护的推广,其局限性逐步体现出来,具体表现在:1)土钉支护通常适用于地下水位较低、自立性较好的地层;2)土钉支护整体位移往往较为偏大;3)在软弱地质条件区域及周边环境较为复杂地区不宜采用。 复合土钉支护技术是在土钉支护结构中揉合了其它土体加固技术的岩土综合支护技术,是近几年来城市地区深基坑支护工作实践中发展起来的一种具有中国特色的土钉支护技术。这种综合支护技术不仅保持了传统土钉支护的优点,而且有支护位移小、适用范围广(可以适用于地下水补给充裕、有松散砂土、软土、坡顶荷载较大的场地)的特点,给土钉支护在城市地区深基坑支护中的应用注入新的生命力[46]。 本文中所指超前微桩钉锚组合支护,即指土钉+微型桩+预应力锚杆(索),属于复合土钉中的一种组合形式。适用于地下水位较深,开挖作业面受限,对位移控制较高,基坑周边环境复杂,必须垂直开挖的基坑工程。此施工方法已经在北京及周边地区较为广泛推广,并取得了良好的经济效益。 本论文应用大型通用有限元软件之一 ABAQUS,建立了超前微型桩钉锚组合支护的有限元模型,利用有限元中单元的生死功能,对基坑开挖过程进行了施工过程动态模拟,详细分析了基坑随着开挖、支护整个过程进行的变形,得出以下一些结论: 1)通过模拟得出,随着基坑开挖的深度变化,基坑整体水平位移有增大趋势,位移最大值,发生在基坑中下部,其影响范围也随着基坑开挖深度增加而增加。 2)第一层锚杆层施加时,基坑顶部出现正位移,即向基坑开挖面反方向出现位移,可以说明,预应力施加对坡顶位移产生了一定影响。 3)坡后土体沉降最大位置在离开挖面一定距离的坡顶,最大沉降量在开挖面后有一个先增大后减小的过程。 4)随着开挖深度的增加,微型管桩与喷射混凝土形成的混合面层所受应力逐步增加,但最大应力部分出现在第一层锚杆施加的位置。在开挖过程中,锚杆、土钉与面层相连接的部分都有应力集中现象。 5)随着开挖深度的增加,锚杆、土钉所受轴力逐渐增加。对于锚杆,自由段应力相同,在锚固段逐渐减小。而土钉受力是一个先增大,后减小的过程。最后一步施工完后,最大应力出现在第二层土钉上,而最小应力出现在第三层土钉,即最下层土钉上,表现出基本不受拉力的状态,说明最下层设计土钉长度偏长。