TRD工法型钢水泥土搅拌墙的承载变形性状分析

2015-08-11 407 0

核心提示：TRD（Trench cutting Re-mixing Deep wall）工法构建的等厚度水泥土搅拌墙TRD型钢等厚水泥土搅拌墙 vs. SMW工法桩　　研究目的　

TRD（Trench cutting Re-mixing Deep wall）工法构建的等厚度水泥土搅拌墙

TRD型钢等厚水泥土搅拌墙 vs. SMW工法桩

　　研究目的
　　•型钢水泥土搅拌墙组合结构：水泥土主要作为隔水帷幕、约束H型钢；H型钢刚度、抗拉压强度高，作为主要受力构件；
　　•对于两种刚度差异较大的材料组合体系，以下问题与设计密切相关：承载变形特性、型钢和水泥土相互作用、局部抗剪模式；
　　•选取上海典型软土地层，采用三维“m”法建立模型，对TRD工法型钢水泥土搅拌墙围护结构的承载和变形特性进行了分析和研究。

　　三维“m”法有限元模型

　　基坑挖深：10m，围护结构：850mm厚的等厚度水泥土搅拌墙、内插H700×700×13×24型钢、间距为1.2m
　　变形特性
　　墙底部和顶部附近，型钢和水泥土间的侧向变形较一致。越接近坑底，型钢和型钢间水泥土的变形差异越明显。

　　承载特性
　　•取最大侧向位移位置局部水泥土和型钢单元，其Z向应力下图示。
　　•型钢所承担的应力要远高于水泥土（应力比见表1，正为拉力，负为压力）。

　　•型钢承担的应力远高于水泥土，型钢承担了99%的弯矩。H型钢是等厚度型钢水泥土搅拌墙结构中的主要抗弯构件，水泥土承担弯矩的贡献可忽略不计。

等厚度型钢水泥土搅拌墙弯矩图

　　局部抗剪
　　•剪切面的平均剪应力为Sxy,avg=0.166MPa<τck=0.2MPa，水泥土局部抗剪满足
　　•型钢两端翼缘端部间的型钢和水泥土交界面为最弱剪切面，在设计中以最弱面处的错动剪应力平均值为控制标准

　　工程实例：奉贤中小企业总部大厦基坑
　　•基坑总面积约为23000 m2、挖深约11.85 m。
　　•基坑围护体采用TRD工法型钢水泥土搅拌墙，竖向设两道钢筋砼支撑
　　•等厚度水泥土搅拌墙厚度850 mm，墙深26.55 m，水泥掺量25%、水灰比1.5。
　　•墙体内插H700×300×13×24型钢，中心距900 mm，有效长度20.5m。
　　•等厚度水泥土搅拌墙芯样28d无侧限抗压强度平均值0.99 MPa、沿深度方向均匀分布。

　　•测斜管埋设位置贴近型钢，因此应选取型钢附近的水泥土计算变形曲线。
　　•实测围护体最大水平位移26.4mm，计算最大水平位移36.1mm。最大侧移均发生在近坑底深度约10.5m的位置。
　　•计算和实测的围护体水平位移曲线总体趋势和分布形态基本一致，三维“m”法能够较好的反应等厚度型钢水泥土搅拌墙的变形趋势。
　　•计算位移稍大于实测值：在现场监测时，一般将围护体（型钢）底部作为水平位移的零点处理，而在三维“m”法计算中，围护体底部并未约束底部水平位移，因此在接近围护体底部的实测和计算位移有一定的差异。