深基坑樁錨支護結構受力和變形特性研究

楊志和

摘要：伴隨我國經濟建設的不斷發展，建筑工程事業發展突飛猛進，這在一定程度上也就對建筑工程的施工技術提出了更高的標準以及要求，以更好的提高建筑工程質量，并切實有效的實現建設工程的安全生產。深基坑樁錨支護結構是建筑施工過程中的重要基礎保障，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構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構的有效受力，為建筑工程提供重要的受力保障，推進工程順利有序進行。

關鍵詞：深基坑樁錨支護結構受力變形特性

前言：伴隨我國城市化水平的不斷推進，工程建設事業全面發展，城市規模不斷擴大的同時，地下環境越來越復雜，這是城市建設發展的必然結果，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構的受力均勻，并且不導致變形，這是建設企業應重點考慮的問題，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，它們之間相互聯系、相互影響、相互作用，形成一個有機整體。目前，國內外深基坑開挖深度從幾米到幾十米，樁錨支護結構在基坑支護中得到了廣泛的應用，獲得了顯著的經濟效益。但是，其中也有很多失敗的教訓。為了提高基坑支護設計水平，對樁錨支護結構支護效果的影響因素進行綜合分析研究是非常必要的。

2樁錨支護結構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，其容易因為相應的受力作用，發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生變形破壞；錨桿或土釘與面層鋼筋聯接不牢固，導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

在樁錨支護結構中，土錨對支護結構的變形產生很大影響：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，基坑無法穩定。因此，在樁錨支護結構中土錨對位移的控制起關鍵作用。對于某一基坑而言，土錨有一個最佳布置方式，以使支護結構的受力和變形處于最佳狀態。在本次設計的3層土錨中，第2，3層土錨的影響相應小一些。因此，限于篇幅，本文土錨位置優化，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。結果表明：支護樁的剛度越大，支護樁的位移越??；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定，可適當增加支護樁的剛度。

2.3被動區不同m值對支護樁位移的影響

由于本基坑內土層為中等硬度土，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。結果表明：提高被動區的抗力，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。當在淤泥質土中進行基坑開挖時，由于其m值較低，加固被動區土體，可以較大幅度地提高被動區的m值，對減少支護結構的位移特別有效。

3基坑樁錨支護結構變形、受力的測試和監測

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測。

3.1土壓力測試

目前主動區土壓力的模式較多，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，可應用于有內支撐的板樁墻支護計算；（3）Techbotarioff土壓力。以上模式有各自的優點和不足。因此，為了調查本基坑土壓力的模式，在S-3點預埋土壓力盒進行土壓力測試。土壓力盒埋設：在S-3監測點正護坡樁后1.0m處鉆孔，利用預制結構將土壓力盒埋設于鉆孔中預定位置，用干砂回填、密實，沿基坑深度間隔2.0m埋設。測試結果表明：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。

3.2深基坑樁錨支護體系的優化措施

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，再采用相應的優化措施對深基坑樁錨支護體系進行合理優化，才能確保深基坑樁錨支護應用的有效與合理，不會因受力而發生嚴重的變形現象。

（1）支護樁嵌固深度優化

根據分析得到，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，導致樁底部受力出現水平位移，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化很有必要，將嵌固深度增加，具體的增加深度，根據樁底端入土部分不會發生位移，且轉動受到一定限制，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）錨桿的參數優化

基于施工現場土層的性質以及錨桿的傾角對錨桿極限承載力造成的嚴重影響，利用科學的理念對錨桿參數進行合理優化也很重要。在實際的深基坑樁錨支護施工作業中，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，且該措施還具有經濟理念，實為可行有效的優化手段。

由此可見，只有通過全面且有效的優化措施，才能從根本上實現支護結構受力的均勻，為確保支護結構的穩定提供重要的措施保障。

5、結論

影響樁錨支護結構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、被動區土的m值等，其中起關鍵作用是土層錨桿。土錨的作用能使支護結構的位移減小，達到維護基坑穩定的目的；當沒有土錨作用時，支護結構轉化為懸臂結構，對于深基坑或超深基坑，懸臂結構幾乎難以維持基坑的穩定。在工程中應綜合考慮各種因素的影響，求得最佳的支護效果，達到安全經濟的目的。

結語：綜上所述，樁錨支護結構體系的建立和發展對于深基坑的支護作業起到了重要的作用，這在一定程度上是深基坑支護技術的重大進步，并且我相信，隨著科學技術的不斷進步，樁錨支護結構的測算以及應用也將越來越科學，越來越先進，并不斷發揮其越來越重要的技術優勢，為深基坑支護作業提供更加有效的支護結構保障。從而為工程建設的順利有效推進提供重要的基礎保障。

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