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钢筋混凝土内支撑轴力及变形对排桩加止水帷幕深基坑支护效果的量化研究

一、绪论

1.1研究背景与意义

随着城市化进程的加速，城市建设规模不断扩大，大量高层建筑、地下工程如地铁、地下商场、地下停车场等应运而生。这些工程的建设离不开深基坑工程，深基坑作为地下工程施工的重要组成部分，其支护的稳定性和安全性直接关系到整个工程的质量和安全。在现代城市中，土地资源日益紧张，建筑物间距减小，基坑开挖深度不断增加，周边环境愈发复杂，使得深基坑支护面临着前所未有的挑战。

排桩加止水帷幕支护结构因其具有良好的挡土和止水性能，在深基坑工程中得到了广泛应用。这种支护结构通过排桩承受土体侧压力，止水帷幕则有效阻止地下水的渗漏，为基坑施工提供了一个相对干燥和稳定的作业环境。而钢筋混凝土内支撑作为排桩加止水帷幕支护体系中的重要组成部分，能够有效控制排桩的变形，提高支护结构的整体稳定性。在实际工程中，钢筋混凝土内支撑的轴力及变形情况受到多种因素的影响，如土体性质、基坑开挖深度、施工工艺、支撑布置形式等，这些因素的复杂性导致内支撑的轴力及变形呈现出复杂的变化规律。若钢筋混凝土内支撑的轴力及变形不能得到有效控制，可能导致排桩的过度变形，进而引发止水帷幕的破坏，造成基坑周边土体的位移、沉降，甚至可能对周边建筑物、地下管线等造成严重的破坏，带来巨大的经济损失和安全隐患。

准确掌握钢筋混凝土内支撑轴力及变形对排桩加止水帷幕深基坑支护效果的影响具有极其重要的意义。从保障工程安全的角度来看，深入研究内支撑轴力及变形规律，能够及时发现支护结构中潜在的安全隐患，采取有效的加固措施，避免基坑坍塌等事故的发生，确保施工人员的生命安全和工程的顺利进行。在工程建设中，合理的设计是控制成本的关键。通过对钢筋混凝土内支撑轴力及变形的研究，可以为支护结构的设计提供更准确的依据，优化支撑的布置和尺寸，在保证支护效果的前提下，减少不必要的材料浪费和施工成本，提高工程的经济效益。对于推动深基坑支护技术的发展来说，对钢筋混凝土内支撑的研究有助于深入理解深基坑支护结构的力学行为，为开发更先进、更合理的支护设计方法和施工技术提供理论支持，促进整个深基坑工程领域的技术进步。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

国外对于深基坑支护的研究起步较早，在理论和实践方面都取得了丰富的成果。在支护结构理论方面，早期国外学者基于经典土力学理论，如Terzaghi和peck等人在上世纪40年代提出了预估挖方稳定和支撑荷载大小的总应力法，该方法为后续深基坑支护设计奠定了基础。随着研究的深入，有限元等数值分析方法被广泛应用于深基坑支护结构的分析中，能够更准确地模拟支护结构与土体的相互作用以及基坑开挖过程中的力学响应。在钢筋混凝土内支撑轴力及变形研究上，国外学者通过大量的现场监测和模型试验，分析了内支撑轴力的分布规律以及变形对支护体系的影响。一些研究指出，内支撑轴力受到基坑开挖顺序、土体蠕变等因素的影响，且在不同地质条件下呈现出不同的变化特征。

在深基坑工程实践中，国外发展出了多种先进的支护技术和施工工艺。例如，在一些软土地层中，采用地下连续墙结合预应力锚索的支护形式，通过施加预应力有效控制墙体变形，提高基坑的稳定性。在施工过程中，注重信息化施工管理，利用先进的监测技术实时监测基坑的变形、内支撑轴力等参数，根据监测数据及时调整施工方案，确保基坑施工安全。

1.2.2国内研究现状

国内对深基坑支护的研究始于20世纪80年代，随着城市化进程的加快，深基坑工程数量不断增加，相关研究也日益深入。在支护结构设计理论方面，国内学者在借鉴国外研究成果的基础上，结合国内工程实际情况，对土压力计算、支护结构内力和变形计算等方面进行了大量研究。针对不同的地质条件和工程特点，提出了多种改进的计算方法和设计理论，如考虑土体非线性特性的土压力计算方法，以及针对复杂基坑形状的空间分析方法等。

在钢筋混凝土内支撑轴力及变形的研究领域，国内学者通过现场监测、数值模拟和理论分析等手段，对影响内支撑轴力及变形的因素进行了深入探讨。研究发现，混凝土的收缩徐变、支撑的施工工艺以及基坑周边环境的变化等都会对内支撑的轴力及变形产生显著影响。一些学者还通过建立数学模型，对钢筋混凝土内支撑的受力性能进行了模拟分析，为内支撑的设计和优化提供了理论依据。

在工程实践中，国内形成了多种成熟的深基坑支护技术，如土钉墙、排桩、地下连续墙等，其中排桩加止水帷幕的支护形式应用广泛。同时，一些新技术、新材料也不断应用于深基坑工程中，如采用新型的止水材料提高止水帷幕的止水效果，利用自动化监测设备实现对基坑变形和内支撑轴力的实时监测等。

1.2.3研究现状总结

国内外在深基坑支护以及钢筋混凝土内支撑轴力及变形方面的研究取得了丰硕成果，但仍存在一些