软土超深基坑开挖对桩筏基础的沉降及差异沉降影响的机理研究

大面积超深基坑开挖引起土体的强烈回弹卸荷对基坑底部的工程桩产生影响。基坑开挖卸荷回弹降低抗压桩的单桩承载力和抗压刚度，桩体在基坑中的不同位置，其降低程度存在显著差异，表现为中心损失大于边角部位。基坑开挖过程中卸荷作用会加剧桩筏基础的蝶形沉降，进而加剧基础和上部结构的次应力。目前研究成果更多的关注基坑开挖对单桩特别是抗拔桩承载特性的研究，对单桩变形特性和群桩变形特性的研究较少。本课题拟针对超深开挖条件下的桩筏基础展开研究，通过三轴试验、离心机试验和数值分析等手段，研究超深开挖下桩基础的变形特性在基坑空间分布上的不同，揭示基坑不同位置桩基础的桩土相互作用、沉降机理。揭示考虑超深开挖的各项参数，包括基坑开挖深度、尺度、基坑支护的约束作用、桩间距、桩表面粗糙程度、桩长等影响下群桩的变形机理，提出超深开挖影响下群桩的不均匀沉降计算方法。

大面积超深基坑开挖引起土体的强烈回弹卸荷对基坑底部的工程桩产生影响。基坑开挖卸荷回弹降低抗压桩的单桩承载力和抗压刚度，桩体在基坑中的不同位置，其降低程度存在显著差异，表现为中心损失大于边角部位。基坑开挖过程中卸荷作用会加剧桩筏基础的蝶形沉降，进而加剧基础和上部结构的次应力。目前研究成果更多的关注基坑开挖对单桩特别是抗拔桩承载特性的研究，对单桩变形特性和群桩变形特性的研究较少。本课题针对超深开挖条件下的桩筏基础展开研究，通过三轴试验、现场实测、离心机试验和数值模拟分析等手段，研究超深开挖下桩基础的变形特性及其在基坑空间分布上的不同，揭示基坑桩基础的桩土相互作用、沉降机理及其在不同位置的差异和规律。揭示考虑超深开挖的各项参数，包括基坑开挖深度、尺度、基坑支护的约束作用、桩间距、桩长等影响下群桩的变形机理，提出超深开挖影响下群桩的不均匀沉降计算方法。课题首次进行了基坑开挖对桩影响的现场实测，通过工程实测发现在基坑开挖过程中，不同位置的桩基均受到拉力作用，随着开挖深度加大，侧摩阻力中性点下降，桩身最大轴力位置下移，桩身轴力最大值增加，开挖使桩身混凝土开裂。通过基坑三维有限元模型计算分析，群桩Q-S曲线呈缓变型，开挖导致不同位置处群桩刚度降低程度及其差异性均大于单桩。同时在各级工作荷载作用下，坑底群桩整体呈现碟形沉降趋势，随着桩顶荷载的增加，该碟形沉降趋势不断加剧。群桩刚度降低及差异原因：其一，基坑开挖引起土体卸荷程度不同，造成坑底不位置处桩侧法向应力的不同；其二，由于坑底土体回弹的空间效应，靠近基坑中心的土体回弹越大；其三，由于群桩效应的存在，靠近基坑中心的坑底桩，侧摩阻力发挥程度低。通过基坑有限元模型计算分析，对比不同桩长工况下的计算结果可知，桩长达某值时，坑底中心桩与边桩沉降差值达到最大，因而对于坑底群桩不均匀沉降存在一个“最不利桩长”现象。