软土深基坑中立柱桩变形影响因素和变形预测研究

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  • (4)采用两倍室内试验获得的土样回弹模量值, 考虑桩的摩擦力对土体回弹的限制。 图7是立柱桩C1和C2的实际测量值,应用上述 两种计算公式,获得的计算数据也列在图7中。需要 持别注意一点的是,实测的立柱桩回弹量是和时间相 关的,是一种累计值,而计算的土体回弹值是土体开 挖到某一深度时候的值,与时间没有关系。L2到L10 表示的是该点的计算值是在坑内土体开挖到该道支撑 位置,以上部的开外土体重量作为作用在工程桩顶部 的上部荷载。

    图7立柱桩实测累计变形值和计算值 Fig. 7 Measured heave of soldier piles and the calculated dat

    从图7可见对于情况1,没有考虑桩的影响,计 算出的土体回弹量比立柱桩量测值要大许多。而保持 土体的弹性模量不变,考虑下部工程桩的侧摩阻力全 部均匀地分布在立柱桩周围的土体上(范围是长8m 宽22.6m)时候,由计算结果可见土体的回弹量大大 地降低,最大的土体回弹量与情况1比较,降低了 35%。对于情况3,从图中可见此种情况中土体的回 弹趋势与实测的立柱桩回弹趋势相类似,而计算值仍 然偏大,与情况1比较最大土体回弹值降低了52%, 可见土体弹性模量值的大小对计算结果影响很大。对 于情况4,同时提高士体的弹性模量和考虑下部工程

    图6立柱桩与墙体的回弹曲线 Fig. 6 The heave curves of the soldier piles and the diaphragm walls

    桩摩阻力对土体回弹的影响,此时计算的土体回弹量 与实测的立柱回弹量比较吻合,但是最大的回弹量 要稍微小于实测值。 将上部土体的重量换算成竖向的有效应力,图8 是每层土体开挖引起的立柱桩回弹增量值与累计的竖 向有效应力值图形。计算的情况1和情况2时的立柱 回弹值也引用在该图上。

    电器标准图8各土层开挖引起的立柱桩的回弹增量图 Fig.8 The incremental heave of columns versus the total vertical effectivestress

    由图8可见,计算的立柱桩回弹增量与实测的立 柱桩回弹值差别较大。结果表明,立柱在开挖开始到 开挖至第五道支撑的施工期内,每层士体开挖引起的 立柱回弹响应值较大,而实测值在该时间段内的值较 小。实测值表明,在第6道支撑到第8到支撑施工期 内立柱的回弹增量值最大。实测数据和计算数据的差 异表明,由于计算中仍然是假设体的应力应变关系 是弹性的,采用的是弹性模量,而实际土体是非线性 弹塑性的。随着开挖深度的不断加大,在坑底有可能 出现土体塑性变形区域,从而导致实测值与计算预测 的立柱桩回弹增量值不吻合。但是如果计算中提高土 体的回弹模量值并考虑工程桩的摩擦阻力对土体回弹 的抑制,似乎计算的土体累计变形值与实测值有一定

    对软土地区深基坑开挖中立柱桩对土体开挖卸荷 的响应做了一些研究,阐述了在顺作法和逆作法中立 柱桩的受力机理,并探讨了影响立柱桩上抬或者下沉 的影响因素。结合某超深基坑开挖中(顺作法施工) 空心立柱桩变形的详实现场资料,对立柱桩随着上部 土体的逐层开挖的响应、立柱桩总体的累计变形作了 些反分析计算研究。 研究表明,施工中立柱桩受到的荷载比较复杂, 般立柱桩的上抬还是下沉与施工方式相关。在顺作 法中立柱桩对土体卸荷的响应是向上回弹,而在逆作 法中往往由于上部结构荷载较大,立柱桩下沉。根据 立柱桩实测资料,采用Janbu等人于1956提出的计算 土体沉降变形公式,再结合Meyerhof(1976)提出的 计算桩周围侧摩阻力公式,计算了4组分别考虑不同 土体卸荷模量和工程桩摩阻力是否抑制土体回弹情 况。计算的结果与实测值对比表明,土体的模量值的 选取对计算结果影响较大,若考虑工程桩的全部侧摩 阻力均匀加载在立柱桩周围土体上,计算的第四种情 况得到的结果与实测的立柱回弹相差非常小。 由于自前仍然缺少软土地区深开挖中立柱桩的完 整实测资料,加上立柱桩的变形受到施工影响较大, 较为准确的预测变形方法有待进一步的考证与验证。

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