软土深基坑双排桩支护优化设计与应用

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双排桩支护结构作为一种悬臂式空间支护体系,以其施工方便快捷、抗侧移刚度大及无需设置内支撑等优点在岩土工程中应用广泛,尤其是在工程地质条件极为复杂的软土地区。然而,复杂条件下各因素对双排桩支护结构的支护效果影响尚不明确,还需进一步研究。
  以软土地区某医院新建住院大楼为工程背景,运用FLAC3D建立双排桩的三维有限差分计算模型,分别研究双排桩排距、桩间距、桩长、桩径等不同因素对软土深基坑双排桩支护体系受力和变形特征,以及对软土深基坑周围既有建筑物的影响,并通过正交模拟试验,在不同指标下对不同影响因素进行排序,再依据正交模拟试验结果对双排桩支护方案进行优化设计,并利用数值模拟研究优化后支护方案的可行性,通过对比分析实测值与模拟值,将优化方案应用至基坑工程中,对比实测数据,实现方案评价。主要研究内容如下:
  (1)运用FLAC3D建立三维计算模型,模拟在基坑开挖深度、排距、桩间距、桩长、桩径以及桩身弹性模量影响因素下的开挖过程,探究双排桩桩身侧移、弯矩以及深基坑周围建筑物不均匀沉降的变化规律。基于数值模型试验结果,利用非线性回归公式,定量分析不同参数下双排桩桩顶的最大水平位移和周围建筑物地表最大差异沉降量的变化规律;
  (2)基于正交模拟试验,对各影响因素按照桩体最大水平位移量、桩身最大弯矩值、周围建筑物地表最大沉降量、以及建筑物地表最大差异沉降量四个控制指标依次排序,并建立最大差异沉降量的多项式回归数学模型,探究最大差异沉降量与各因素间的定量关系,合理预测不同支护参数下的建筑物最大差异沉降量;
  (3)根据单因素以及正交模拟试验分析,对双排桩支护结构进行优化设计,并对优化后支护方案进行模拟分析,将模拟计算结果与实测数据对比分析,将优化方案应用至基坑工程中,对比实测数据,结果表明,优化后的支护方案不仅有效降低成本,避免资源浪费,而且有效控制基坑的变形,保证基坑周围既有建筑物的稳定性。
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