基于3D打印的锁口钢管桩围护结构变形特性试验研究

作者：韦实; 邓成龙; 梁荣柱; 王新新^*; 吴小建; 孙廉威

来源：岩石力学与工程学报, 2020, S2: 3676-3686.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2020.0398

• 基坑工程
• 锁口钢管桩
• 3D打印
• 模型试验
• 围护结构

锁口钢管桩具有施工效率高、可回收重复利用等优点,逐渐被用于基坑围护结构中。为探明锁口钢管桩在基坑支护中的受力和变形特点,开展锁口钢管桩围护悬臂基坑开挖相似模型试验。为模拟锁口管桩的结构特点,创新性地采用3D打印技术,以Somos?Taurus材料作为打印基质材料,制作带锁口接头的模型试验桩。模型试验在砂土中进行,采用砂雨法填筑土体,通过人工开挖模拟基坑开挖至围护结构变形失效的全过程。试验过程中对桩顶水平位移、桩身应变和土体表面的沉降进行实时测量,桩身水平位移分布通过桩身应变反算得到。研究表明:采用3D打印技术能快速、精细地制作锁口钢管桩模型,满足模型试验的要求;地表沉降及围护结构变形随着开挖深度增加而增大,桩身呈现出分布荷载下悬臂梁的变形特点;从基坑开挖浅部至围护结构失效,桩身正弯矩及桩顶的水平位移呈非线性增长,但最大正弯矩点始终位于开挖面以下30～35 cm的深度范围;锁口钢管桩作为围护结构具有较好的整体性,在围护结构失效后桩身没有发生剪切破坏;在无内支撑条件下,钢管桩围护结构为柔性围护结构,其结构安全合理的插入比λ在1.8～2.5范围,其值大于其他刚性围护结构。

• 单位
  广西大学; 上海建工集团股份有限公司; 中国地质大学（武汉）; 建筑工程学院