CFG桩施工对基坑基坑工程及周边环境的影响研究

作     者：李明超 

作者单位：华北水利水电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余建民;王荣彦

授予年度：2021年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：CFG桩施工 环境影响 基坑变形 数值模拟 

摘      要：随着中国城镇化进程加快,高层建筑物应运而生。高大建筑物要求高的地基承载力,CFG桩复合地基的处理工艺简单,经济效益好被常使用。在CFG桩施工时早期混凝土强度较低整个施工区域呈流态型,对地基土扰动破坏较大进而对支护结构和基坑周边环境的位移场及基坑支护结构的稳定性影响较大。在实践工程中,有一定数量的项目CFG桩施工对支护结构和周边环境造成了不同程度的损害,造成了不良的社会影响。本文以郑州市某小区进行CFG桩地基处理工程为例,查阅相关文献,采用MIDAS GTS建立数值计算模型,研究CFG桩的不同施工方案、混凝土强度随龄期的变化对基坑支护结构、基坑周边地表沉降、基底隆起的影响,主要内容和结论如下:(1)分别对CFG桩施工对基坑周边土体沉降、支护结构变形、数值模拟三个方面对国内外学者的研究文献进行了研究分析,总结了基坑支护结构水平位移、地表沉降及基底隆起的变形计算模型及计算方法。(2)使用MIDAS软件对CFG桩施工所影响的基坑剖面进行数值模型,在基坑采用桩锚结构的支护方案下,考虑CFG桩强度随混凝土龄期提高及不同的施工顺序将CFG桩施工分为四种方案,模拟四种不同施工方案对基坑工程及周边环境的影响。(3)分析模拟计算的结果,基坑周边环境及支护结构水平方向内呈现整体侧移,最大水平位移为长边顺序施工,最大值为61.24mm,在支护结构中下部位置,短边跳打施工时为11.64mm,出现在支护结构下部。基坑外地表沉降呈现出抛物线形,最大地表沉降为长边跳打施工,地表沉降值为33.26mm,短边跳打施工时沉降量最小为9mm。沉降量最大位置均在基坑外地表约23m左右位置处。基底都呈现出隆起现象,沿基坑短边顺序施工时基底有最大隆起值为76.33mm,沿基坑长边跳打施工时基底隆起量最小为21.46mm。(4)分析四种施工方案对基坑支护结构水平位移、地表沉降和基底隆起影响最大值与监测值对比分析,短边跳打施工的支护结构水平位移和地表沉降量与监测值最接近;长边顺序施工对基底隆起变形量与监测值最接近。综合分析四种施工方案,短边跳打施工的影响最小选为实际施工方案。(5)针对基于桩锚支护结构,基坑的CFG桩施工对基底进行安全区域影响分区,提出相应的施工对策,即采用在临近基坑支护结构位置区域减慢施工速度,同时采用跳打施工减小对被动区范围的影响。本文的研究为以后类似工程的设计,施工具有一定的指导意义。