導(dǎo)語：自穩(wěn)式傾斜樁在深基坑的設(shè)計(jì)與應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文中以實(shí)際落地深基坑工程為例，通過啟明星FRWS9.0軟件內(nèi)力與變形計(jì)算發(fā)現(xiàn)，“自穩(wěn)式”傾斜樁的受力模式區(qū)別于雙排樁，更接近于樁錨體系，前排斜樁軸力分解為水平和豎直兩個(gè)方向，為樁頂提供了一定的水平支撐力。通過實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，得到“自穩(wěn)式”傾斜樁能夠在深基坑中有效地控制土體位移，并且對比前后排樁體在水平和豎直兩個(gè)方向的變形量可以側(cè)面印證前排斜樁的自撐作用。與傳統(tǒng)的圍護(hù)體系相比，“自穩(wěn)式”傾斜樁具有施工方便、縮短工期、綠色施工、節(jié)約成本等優(yōu)勢。最后對該圍護(hù)體系在深基坑中的應(yīng)用問題進(jìn)行了闡述，對其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：自穩(wěn)式；傾斜樁；雙排樁；深基坑

傾斜樁支護(hù)體系是在雙排樁和傳統(tǒng)斜拋撐支護(hù)體系的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型的“自穩(wěn)式”支護(hù)方式，在深基坑中應(yīng)用廣泛，但是相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和理論依據(jù)還有待完善[1-3]。本文首先分析了“自穩(wěn)式”傾斜樁的相關(guān)技術(shù)特色，再結(jié)合實(shí)際工程案例，開展相關(guān)討論與比對分析，為今后類似的基坑工程提供參考和借鑒。

1技術(shù)特色分析

從受力特點(diǎn)和圍護(hù)機(jī)理兩方面分析傾斜樁的技術(shù)特色，主要總結(jié)為以下兩點(diǎn)：前排斜撐的自我穩(wěn)定作用和前排斜樁對坑底的減隆作用。

1.1自撐作用

在坑外超載以及土體壓力的作用下，前、后排樁會(huì)產(chǎn)生豎向抗力，類似樁承載力的特點(diǎn)，在樁側(cè)周圍及樁端會(huì)產(chǎn)生與之對抗的側(cè)摩阻力和樁端阻力。由于前排斜樁特殊的受力特性，可將其提供的樁身抗力分解為兩部分，一部分與后排樁共同承擔(dān)抵抗坑外超載及土壓力所產(chǎn)生的荷載，另一部分則在水平方向提供一部分的支撐力，與壓頂梁協(xié)同控制樁頂?shù)奈灰啤?

1.2減隆作用

隆起現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是繞支撐點(diǎn)土體沿著危險(xiǎn)截面（滑動(dòng)面）的滑移，從理論分析，滑動(dòng)力主要由坑外土體自重與坑外超載所產(chǎn)生的沿滑動(dòng)面上的力學(xué)分量組成，而抗滑力則由兩部分組成，坑內(nèi)土體自重在滑動(dòng)面上的力學(xué)分量以及滑動(dòng)面上由土體粘聚力所產(chǎn)生的抗力。前排的斜樁能有效地增加滑動(dòng)土體的圓弧半徑，也就是增加了滑動(dòng)面的長度，致使土體能夠提供更多的抗力，對減少坑底隆起有顯著的作用。

2基坑工程實(shí)例

2.1典型剖面設(shè)置

某地塊基坑深9.90m，由于開挖范圍較廣，大范圍使用混凝土支撐顯然不切實(shí)際，考慮到圍護(hù)成本及施工周期（拆撐）等綜合因素，最終決定采用雙排樁的支護(hù)形式，本文選取其典型支護(hù)剖面進(jìn)行分析，詳見圖1。其中前排樁為傾斜樁（采用高壓旋噴配合鋼格構(gòu)柱）、后排樁為垂直的混凝土灌注樁。后排樁取樁徑0.8m、間距1m，前排樁間距視基礎(chǔ)承臺(tái)位置而定，最大無撐間距不超8m，否則采用雙排樁加固形式，前排傾斜樁傾斜45°，樁頂設(shè)置冠梁截面為1.1m×0.8m，前排樁與后排樁通過冠梁往坑內(nèi)懸挑的連梁進(jìn)行連接，通過混凝土現(xiàn)澆形成剛性節(jié)點(diǎn)。

2.2地質(zhì)參數(shù)

根據(jù)勘察報(bào)告，場地自上而下地層分布依次是：①雜填土（Q43）、②-1砂質(zhì)粉土（al-mQ41）、②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（al-mQ42）、②-3粉質(zhì)粘土（al-mQ41）、③細(xì)砂（alQ22）、④-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、④-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、⑤-2強(qiáng)風(fēng)化砂巖、⑤-3中風(fēng)化砂巖。

3計(jì)算結(jié)果分析

本文采用啟明星FRWS9.0的超前斜撐模塊進(jìn)行模擬計(jì)算，通過與實(shí)測數(shù)據(jù)比對分析發(fā)現(xiàn)，計(jì)算結(jié)果相對準(zhǔn)確。

3.1建立模型

相關(guān)的巖土參數(shù)按照勘察報(bào)告中的粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ的試驗(yàn)峰值進(jìn)行打折取用，采用m法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，相關(guān)m值由軟件自動(dòng)計(jì)算而得（可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值稍作修改），地面超載按20kPa考慮，臨近道路荷載按15kPa暫取，樁長、直徑、間距按典型剖面圖2取值，考慮到斜撐打設(shè)角度的折減，超前斜撐的支撐剛度按20MN/m2取值。

3.2內(nèi)力位移計(jì)算結(jié)果分析

針對該實(shí)際項(xiàng)目的各工況下的變形內(nèi)力圖進(jìn)行包絡(luò)分析，可以看到最大位移為35.2mm，最大正彎矩為774.5kN·m，最大負(fù)彎矩為387.2kN·m，最大剪力為358.1kN，內(nèi)力位移包絡(luò)圖詳見圖2。觀察圖2不難發(fā)現(xiàn)，不管是位移圖還是彎矩圖，都呈現(xiàn)出由小到大再縮小的一個(gè)過程趨勢，第二部分的內(nèi)力減小主要是由于計(jì)算深度達(dá)到坑底，坑內(nèi)的被動(dòng)土壓力逐漸開始發(fā)揮作用，抵消掉一部分的主動(dòng)土壓力，再隨著深度的增加被動(dòng)土壓力足以抵抗主動(dòng)土壓力，內(nèi)力與變形逐漸趨向于零。由第一部分內(nèi)力變形的衍化過程可知，此種曲線類似于存在一道內(nèi)支撐加剛性樁的圍護(hù)形式，由于內(nèi)支撐提供了一定的約束反力，限制了樁頂?shù)淖冃?，故曲線由上到下數(shù)值逐漸增大，區(qū)別于懸臂樁的圍護(hù)形式，由于頂部沒有任何的約束，所以曲線呈現(xiàn)出一條下端接近于零值上端最大的平滑曲線。從以上分析可以看出，各工況下“自穩(wěn)式”傾斜樁體的內(nèi)力、變形與樁錨圍護(hù)形式極為類似，這就從側(cè)面反映出前排斜樁在一定程度上提供了一部分的側(cè)向支撐力，對樁頂變形有限制作用。

4基坑監(jiān)測結(jié)果分析

4.1監(jiān)測點(diǎn)的布置及測量

采用測斜儀監(jiān)測深層土體水平位移，每0.5m進(jìn)行一次測量，測斜儀按照15m/個(gè)的距離埋入圍護(hù)樁體內(nèi)進(jìn)行布置，測定深度為20m，監(jiān)測變形報(bào)警值為45mm，預(yù)警值為報(bào)警值的80%（36mm），前排斜樁和后排直樁同步進(jìn)行測量。在灌注樁下鋼筋籠時(shí)，將導(dǎo)管同步綁扎在主筋位置，保證導(dǎo)管測量深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并且管孔高出基坑頂面至少0.5m，做好警示標(biāo)牌。導(dǎo)管設(shè)置時(shí)，軌道應(yīng)分別與坑內(nèi)、坑外兩個(gè)方向平行，保證圍護(hù)樁與導(dǎo)管同步變形，監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠直接準(zhǔn)確地反映基坑變形。測量時(shí)，應(yīng)對儀器進(jìn)行坑內(nèi)坑外正反兩次的測量，最終數(shù)據(jù)處理由平差進(jìn)行確定，當(dāng)數(shù)據(jù)偏差超過規(guī)范限制時(shí)，應(yīng)分析原因并及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測操作，超過設(shè)計(jì)報(bào)警限值時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告幾方責(zé)任主體，必要時(shí)需邀請相關(guān)專家進(jìn)行基坑安全性評估，并采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施。

4.2結(jié)果分析

該項(xiàng)目基坑開挖后，使用上述方法分別對前排斜樁和后排直樁進(jìn)行了變形監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明，在最不利工況下，基坑開挖到基底并暴露至底板完成，期間前排樁斜樁的最大水平位移為32.3mm，最大位移發(fā)生深度在6m處，最大豎向位移24.6mm；后排直樁的最大位移為38.7mm，最大位移發(fā)生在深度5.5m處，最大豎向位移為18.4mm。監(jiān)測結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果較為接近，支護(hù)效果較為理想，已達(dá)到預(yù)期效果。對比前后圍護(hù)樁的變形趨勢，前排斜樁的水平向位移小于后排直樁，這是因?yàn)闃逗髠?cè)的土壓力直接作用在后排直樁上，當(dāng)力傳遞到前排斜樁的過程中，兩樁之間的土體通過壓縮變形，已經(jīng)釋放掉一部分的內(nèi)力。從最大豎向位移的角度來看，前排斜樁的變形量大于后排直樁，原因在于斜樁的內(nèi)力沿著圍護(hù)樁體，豎直向的分量相對較大，也從側(cè)面反映出前排斜樁能夠在一定程度上提供部分水平向支撐力。

5相關(guān)優(yōu)勢分析

（1）采用“自穩(wěn)式”傾斜樁基坑凈空范圍內(nèi)沒有水平支撐，最大限度地縮短了支撐梁施工過程中混凝土養(yǎng)護(hù)與拆除的工期，可減少地下結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間，本文案例初略統(tǒng)計(jì)與帶撐圍護(hù)方案相比，節(jié)約工期約37%。（2）該圍護(hù)體系有較高的經(jīng)濟(jì)性，初步估算造價(jià)與樁錨結(jié)構(gòu)相當(dāng)，顯著優(yōu)于內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)基坑開挖面積較大時(shí)，經(jīng)濟(jì)性尤為明顯。本項(xiàng)目相比可回收樁錨結(jié)構(gòu)，節(jié)約造價(jià)8%；相比樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，節(jié)約造價(jià)60%。（3）相比傳統(tǒng)懸臂式結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)豎直雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于地質(zhì)較深、較復(fù)雜的基坑，且受力工作機(jī)理更為合理，變形控制效果顯著。

6結(jié)語

本文以實(shí)際落地的深基坑為案例，分別從受力、理論計(jì)算、變形和優(yōu)勢比對分析，得到如下結(jié)論：（1）使用啟明星9.0的超前斜樁模塊對“自穩(wěn)式”傾斜樁的內(nèi)力計(jì)算和變形模式進(jìn)行了分析，計(jì)算結(jié)果區(qū)別于懸臂樁，更類似于樁錨的圍護(hù)形式。前排斜樁的內(nèi)力可分解為水平向和豎直向的兩個(gè)分力，但傳力模式?jīng)]有帶撐的樁錨直接，這也是該圍護(hù)形式?jīng)]有在中等及以下面積范圍基坑中推廣使用的原因。（2）“自穩(wěn)式”傾斜樁的力學(xué)理論可行，與傳統(tǒng)的圍護(hù)體系相比，具有施工方便、縮短工期、綠色施工、節(jié)約成本等優(yōu)勢。但目前實(shí)際落地的項(xiàng)目不多，其主要原因是其作為一種新型的圍護(hù)形式，缺少相關(guān)的規(guī)范約束，前排斜樁的施工技術(shù)相對較高，對施工單位的專業(yè)性要求較高；相關(guān)的計(jì)算理論還未完善，出于保守考慮，設(shè)計(jì)人員傾向于使用傳統(tǒng)圍護(hù)形式。

參考文獻(xiàn)

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[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

作者：夏軍 陳曉 朱滿紅 單位：西北綜合勘察設(shè)計(jì)研究院