摘要
我国西北地区大多为山地，城市用地日益紧张，地下空间充分开发成为一种公认趋势，在高层建筑中，如多层地下室、地下购物中心、地下停车场、地下隧道、地铁施工以及地下的人防措施，都需要面对深基坑工程的挑战，其规模和深度在不断加大。现有的双排桩、锚索、地下连续墙等作为一种临时性支护结构，在基础工程施工完成后，将永久遗留于地下，形成建筑垃圾。留存于地下的锚索侵入用地红线，不但污染地下环境还会影响后续地下工程建设。为了能克服这些问题，达到节能环保和可持续发展的目标，有必要对可回收桩锚支护结构进行开发和研究。本文先简要介绍可回收桩锚支护结构集成及工作机理，并通过现场试验、室内模型试验和PLAXIS3D有限元数值模拟对可回收桩锚支护结构变形和受力特性进行研究且在传统锚索研究基础上对可回收锚索极限抗拔力计算公式进行改进。主要研究内容和结论如下： (1)选择适合的场地进行可回收桩锚支护结构现场试验，探究可回收桩锚支护结构在实际工程中的安装流程和施工工艺，包括可回收微型钢管桩、挤压锚式可回收预应力锚索、可回收锚具和可回收面层的安装方法和施工流程。总结了可回收微型钢管桩、挤压锚式可回收预应力锚索、可回收锚具、可回收面层的回收方法和回收率。 (2)在现场试验的基础上，为了研究自主研发的可回收桩锚支护结构的变形和受力特性，进行了室内模型试验。通过分析自主研发的可回收桩锚支护结构在基坑开挖和加载时坑顶土体沉降、可回收锚索轴力、桩侧土压力、桩身水平位移的变化规律和回收桩最小拉拔力与桩伸长量的关系。可回收桩锚支护结构在基坑开挖和不同加载工况下，基坑的水平位移和坑顶沉降均满足规范要求。 (3)利用PLAXIS3D有限元软件进行可回收桩锚支护结构的数值模拟，通过改变可回收微型钢管桩直径、桩间距、可回收锚索施加预应力值、可回收锚索承载体长度和承载体直径等参数，来分析这些变量对可回收桩锚支护结构变形和内力的影响。结果表明：可回收微型钢管桩直径、桩间距、可回收锚索施加预应力值以及承载体直径对桩身水平位移影响较为显著；可回收锚索施加预应力值对基坑土体的水平位移、地表沉降和可回收微型钢管桩弯矩影响最大。 (4)针对传统锚索和可回收锚索在构造上的差异，基于极限平衡原理建立了围岩强度的理论模型。在传统锚索极限抗拔力研究的基础上，考虑了自由段注浆体侧壁与土体接触面之间的侧摩阻力，并对可回收锚索的极限抗拔力计算公式进行改进。结合具体工程案例，计算出可回收锚索的极限抗拔力，并将理论计算结果与有限元软件计算结果进行了比较，验证了该方法的适用性。
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