深基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)受力和變形特性研究

楊志和

摘要：伴隨我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑工程事業(yè)發(fā)展突飛猛進，這在一定程度上也就對建筑工程的施工技術(shù)提出了更高的標準以及要求，以更好的提高建筑工程質(zhì)量，并切實有效的實現(xiàn)建設(shè)工程的安全生產(chǎn)。深基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)是建筑施工過程中的重要基礎(chǔ)保障，對于工程的順利有序施工具有重要的支撐作用，本文通過對深基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)的受力以及變形特性分析，并列舉實例進行詳細說明，以期更好的推進深基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)的有效受力，為建筑工程提供重要的受力保障，推進工程順利有序進行。

關(guān)鍵詞：深基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)受力變形特性

前言：伴隨我國城市化水平的不斷推進，工程建設(shè)事業(yè)全面發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大的同時，地下環(huán)境越來越復(fù)雜，這是城市建設(shè)發(fā)展的必然結(jié)果，因此在建筑工程施工過程中，深基坑的支護功能就顯得尤為重要，如何能夠做好深基坑的支護工作并全面有效的保障樁錨支護結(jié)構(gòu)的受力均勻，并且不導(dǎo)致變形，這是建設(shè)企業(yè)應(yīng)重點考慮的問題，以更好的確保工程施工順利有序進行，提高工程施工質(zhì)量，并將工程安全隱患降至最低。

1深基坑樁錨支護體系概述

樁錨支護體系主要由護坡樁、土層錨桿、腰梁和鎖口梁4部分組成，在基坑地下水位較高的地方，支護樁后還有防滲堵漏的水泥土墻等，它們之間相互聯(lián)系、相互影響、相互作用，形成一個有機整體。目前，國內(nèi)外深基坑開挖深度從幾米到幾十米，樁錨支護結(jié)構(gòu)在基坑支護中得到了廣泛的應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟效益。但是，其中也有很多失敗的教訓(xùn)。為了提高基坑支護設(shè)計水平，對樁錨支護結(jié)構(gòu)支護效果的影響因素進行綜合分析研究是非常必要的。

2樁錨支護結(jié)構(gòu)受力和變形特性的計算分析

當建筑工程深基坑壁采用樁錨支護體系時，其容易因為相應(yīng)的受力作用，發(fā)生三種形式的變形破壞，包括有：個別錨桿或土釘由于抗拔能力不足，被從土體內(nèi)拉出；由于錨桿或土釘長度不足，基坑邊坡土體沿朗肯主動破裂面發(fā)生變形破壞；錨桿或土釘與面層鋼筋聯(lián)接不牢固，導(dǎo)致其與面層鋼筋拉脫。因此，為能保證該建筑工程深基坑樁錨支護體系施工的安全、合理，于施工全過程中，還要對深基坑樁錨支護的受力和變形特征進行詳細研究與分析，以保證施工的合理性與安全性。

2.1土錨位置改進

在樁錨支護結(jié)構(gòu)中，土錨對支護結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生很大影響：當基坑開挖7.0m，無土錨作用時，基坑位移達369mm，可能引起基坑周邊建筑物破壞；當有一層土錨作用時，位移只有33.51mm；當土錨插入深度為5.0m，基坑開挖達14.0m時，基坑無法穩(wěn)定。因此，在樁錨支護結(jié)構(gòu)中土錨對位移的控制起關(guān)鍵作用。對于某一基坑而言，土錨有一個最佳布置方式，以使支護結(jié)構(gòu)的受力和變形處于最佳狀態(tài)。在本次設(shè)計的3層土錨中，第2，3層土錨的影響相應(yīng)小一些。因此，限于篇幅，本文土錨位置優(yōu)化，主要針對第1層土錨的位置進行。

2.2支護樁剛度對支護樁位移的影響

支護樁剛度體現(xiàn)在樁的直徑、樁身混凝土強度等級一定時，直徑越大，剛度就越大。分別進行了支護樁直徑為0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2m時的位移計算。結(jié)果表明：支護樁的剛度越大，支護樁的位移越小；但是樁徑在0.9m以后，這種趨勢并不明顯。在實際工程中，為了維持超深基坑的穩(wěn)定，可適當增加支護樁的剛度。

2.3被動區(qū)不同m值對支護樁位移的影響

由于本基坑內(nèi)土層為中等硬度土，因此，分別進行m值為12000，10000，8000，6000kN/m4時支護樁的受力和位移計算。結(jié)果表明：提高被動區(qū)的抗力，即m值，有利于減少支護樁的位移，但由于m值較高，這種減少的趨勢不明顯。當在淤泥質(zhì)土中進行基坑開挖時，由于其m值較低，加固被動區(qū)土體，可以較大幅度地提高被動區(qū)的m值，對減少支護結(jié)構(gòu)的位移特別有效。

3基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)變形、受力的測試和監(jiān)測

本基坑進行了土壓力、土錨測試、基坑周圍地面和支護樁水平位移的測試和監(jiān)測。

3.1土壓力測試

目前主動區(qū)土壓力的模式較多，主要有：（1）Coulumb和Rankine土壓力，它們無法考慮土錨的作用；（2）Terzaghi-Peck土壓力，可應(yīng)用于有內(nèi)支撐的板樁墻支護計算；（3）Techbotarioff土壓力。以上模式有各自的優(yōu)點和不足。因此，為了調(diào)查本基坑土壓力的模式，在S-3點預(yù)埋土壓力盒進行土壓力測試。土壓力盒埋設(shè)：在S-3監(jiān)測點正護坡樁后1.0m處鉆孔，利用預(yù)制結(jié)構(gòu)將土壓力盒埋設(shè)于鉆孔中預(yù)定位置，用干砂回填、密實，沿基坑深度間隔2.0m埋設(shè)。測試結(jié)果表明：其土壓力分布模式與Techbo-tarioff土壓力類似。這也說明，此土壓力模式可反映多根土錨的支護作用，而此種作用下的土壓力與土體位移有關(guān)。

3.2深基坑樁錨支護體系的優(yōu)化措施

通過對深基坑樁錨支護的受力及變形情況進行較為準確、全面的計算與分析，并通過分析研究，再采用相應(yīng)的優(yōu)化措施對深基坑樁錨支護體系進行合理優(yōu)化，才能確保深基坑樁錨支護應(yīng)用的有效與合理，不會因受力而發(fā)生嚴重的變形現(xiàn)象。

（1）支護樁嵌固深度優(yōu)化

根據(jù)分析得到，若支護樁嵌入土層的深度不足時，樁體本身就很容易受到周圍土體壓力的影響，導(dǎo)致樁底部受力出現(xiàn)水平位移，從而造成樁體整體偏移。因此，對支護樁嵌固深度進行有效優(yōu)化很有必要，將嵌固深度增加，具體的增加深度，根據(jù)樁底端入土部分不會發(fā)生位移，且轉(zhuǎn)動受到一定限制，樁上部跨間彎矩及變形減少等指標進行決定。在增加嵌固深度的時候也需注意，深度增加不得太過，若太過其效果也會受到一定的影響。

（2）支護樁徑及樁間距優(yōu)化

樁徑的取值不宜太小，若取值太小，則無法進行合理的配筋。

（3）錨桿的參數(shù)優(yōu)化

基于施工現(xiàn)場土層的性質(zhì)以及錨桿的傾角對錨桿極限承載力造成的嚴重影響，利用科學(xué)的理念對錨桿參數(shù)進行合理優(yōu)化也很重要。在實際的深基坑樁錨支護施工作業(yè)中，盡量不要以增加錨固段直徑來提高錨桿極限承載力。利用增加傾角的優(yōu)化措施，便可有效的提高錨桿的極限承載力，且該措施還具有經(jīng)濟理念，實為可行有效的優(yōu)化手段。

由此可見，只有通過全面且有效的優(yōu)化措施，才能從根本上實現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)受力的均勻，為確保支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定提供重要的措施保障。

5、結(jié)論

影響樁錨支護結(jié)構(gòu)支護效果的因素很多，有分步開挖深度、土層錨桿及其位置、支護樁剛度、被動區(qū)土的m值等，其中起關(guān)鍵作用是土層錨桿。土錨的作用能使支護結(jié)構(gòu)的位移減小，達到維護基坑穩(wěn)定的目的；當沒有土錨作用時，支護結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為懸臂結(jié)構(gòu)，對于深基坑或超深基坑，懸臂結(jié)構(gòu)幾乎難以維持基坑的穩(wěn)定。在工程中應(yīng)綜合考慮各種因素的影響，求得最佳的支護效果，達到安全經(jīng)濟的目的。

結(jié)語：綜上所述，樁錨支護結(jié)構(gòu)體系的建立和發(fā)展對于深基坑的支護作業(yè)起到了重要的作用，這在一定程度上是深基坑支護技術(shù)的重大進步，并且我相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，樁錨支護結(jié)構(gòu)的測算以及應(yīng)用也將越來越科學(xué)，越來越先進，并不斷發(fā)揮其越來越重要的技術(shù)優(yōu)勢，為深基坑支護作業(yè)提供更加有效的支護結(jié)構(gòu)保障。從而為工程建設(shè)的順利有效推進提供重要的基礎(chǔ)保障。

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