深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形特性研究

楊志和

摘要：伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑工程事業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，這在一定程度上也就對(duì)建筑工程的施工技術(shù)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)以及要求，以更好的提高建筑工程質(zhì)量，并切實(shí)有效的實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程的安全生產(chǎn)。深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑施工過(guò)程中的重要基礎(chǔ)保障，對(duì)于工程的順利有序施工具有重要的支撐作用，本文通過(guò)對(duì)深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力以及變形特性分析，并列舉實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以期更好的推進(jìn)深基坑樁錨支護(hù)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(jìn)工程順利有序進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特性

前言：伴隨我國(guó)城市化水平的不斷推進(jìn)，工程建設(shè)事業(yè)全面發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，地下環(huán)境越來(lái)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(guò)程中，深基坑的支護(hù)功能就顯得尤為重要，如何能夠做好深基坑的支護(hù)工作并全面有效的保障樁錨支護(hù)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(diǎn)考慮的問(wèn)題，以更好的確保工程施工順利有序進(jìn)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(hù)體系概述

樁錨支護(hù)體系主要由護(hù)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(hù)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(gè)有機(jī)整體。目前，國(guó)內(nèi)外深基坑開(kāi)挖深度從幾米到幾十米，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑支護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但是，其中也有很多失敗的教訓(xùn)。為了提高基坑支護(hù)設(shè)計(jì)水平，對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)效果的影響因素進(jìn)行綜合分析研究是非常必要的。

2樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形特性的計(jì)算分析

當(dāng)建筑工程深基坑壁采用樁錨支護(hù)體系時(shí)，其容易因?yàn)橄鄳?yīng)的受力作用，發(fā)生三種形式的變形破壞，包括有：個(gè)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(zhǎng)度不足，基坑邊坡土體沿朗肯主動(dòng)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(hù)體系施工的安全、合理，于施工全過(guò)程中，還要對(duì)深基坑樁錨支護(hù)的受力和變形特征進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)

在樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中，土錨對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生很大影響：當(dāng)基坑開(kāi)挖7.0m，無(wú)土錨作用時(shí)，基坑位移達(dá)369mm，可能引起基坑周邊建筑物破壞；當(dāng)有一層土錨作用時(shí)，位移只有33.51mm；當(dāng)土錨插入深度為5.0m，基坑開(kāi)挖達(dá)14.0m時(shí)，基坑無(wú)法穩(wěn)定。因此，在樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中土錨對(duì)位移的控制起關(guān)鍵作用。對(duì)于某一基坑而言，土錨有一個(gè)最佳布置方式，以使支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變形處于最佳狀態(tài)。在本次設(shè)計(jì)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(duì)第1層土錨的位置進(jìn)行。

2.2支護(hù)樁剛度對(duì)支護(hù)樁位移的影響

支護(hù)樁剛度體現(xiàn)在樁的直徑、樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)一定時(shí)，直徑越大，剛度就越大。分別進(jìn)行了支護(hù)樁直徑為0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2m時(shí)的位移計(jì)算。結(jié)果表明：支護(hù)樁的剛度越大，支護(hù)樁的位移越??；但是樁徑在0.9m以后，這種趨勢(shì)并不明顯。在實(shí)際工程中，為了維持超深基坑的穩(wěn)定，可適當(dāng)增加支護(hù)樁的剛度。

2.3被動(dòng)區(qū)不同m值對(duì)支護(hù)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(jìn)行m值為12000，10000，8000，6000kN/m4時(shí)支護(hù)樁的受力和位移計(jì)算。結(jié)果表明：提高被動(dòng)區(qū)的抗力，即m值，有利于減少支護(hù)樁的位移，但由于m值較高，這種減少的趨勢(shì)不明顯。當(dāng)在淤泥質(zhì)土中進(jìn)行基坑開(kāi)挖時(shí)，由于其m值較低，加固被動(dòng)區(qū)土體，可以較大幅度地提高被動(dòng)區(qū)的m值，對(duì)減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移特別有效。

3基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、受力的測(cè)試和監(jiān)測(cè)

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

3.1土壓力測(cè)試

目前主動(dòng)區(qū)土壓力的模式較多，主要有：（1）Coulumb和Rankine土壓力，它們無(wú)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(hù)計(jì)算；（3）Techbotarioff土壓力。以上模式有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。因此，為了調(diào)查本基坑土壓力的模式，在S-3點(diǎn)預(yù)埋土壓力盒進(jìn)行土壓力測(cè)試。土壓力盒埋設(shè)：在S-3監(jiān)測(cè)點(diǎn)正護(hù)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(shí)，沿基坑深度間隔2.0m埋設(shè)。測(cè)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(shuō)明，此土壓力模式可反映多根土錨的支護(hù)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(hù)體系的優(yōu)化措施

通過(guò)對(duì)深基坑樁錨支護(hù)的受力及變形情況進(jìn)行較為準(zhǔn)確、全面的計(jì)算與分析，并通過(guò)分析研究，再采用相應(yīng)的優(yōu)化措施對(duì)深基坑樁錨支護(hù)體系進(jìn)行合理優(yōu)化，才能確保深基坑樁錨支護(hù)應(yīng)用的有效與合理，不會(huì)因受力而發(fā)生嚴(yán)重的變形現(xiàn)象。

（1）支護(hù)樁嵌固深度優(yōu)化

根據(jù)分析得到，若支護(hù)樁嵌入土層的深度不足時(shí)，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(duì)支護(hù)樁嵌固深度進(jìn)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(huì)發(fā)生位移，且轉(zhuǎn)動(dòng)受到一定限制，樁上部跨間彎矩及變形減少等指標(biāo)進(jìn)行決定。在增加嵌固深度的時(shí)候也需注意，深度增加不得太過(guò)，若太過(guò)其效果也會(huì)受到一定的影響。

（2）支護(hù)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(wú)法進(jìn)行合理的配筋。

（3）錨桿的參數(shù)優(yōu)化

基于施工現(xiàn)場(chǎng)土層的性質(zhì)以及錨桿的傾角對(duì)錨桿極限承載力造成的嚴(yán)重影響，利用科學(xué)的理念對(duì)錨桿參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化也很重要。在實(shí)際的深基坑樁錨支護(hù)施工作業(yè)中，盡量不要以增加錨固段直徑來(lái)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(jì)理念，實(shí)為可行有效的優(yōu)化手段。

由此可見(jiàn)，只有通過(guò)全面且有效的優(yōu)化措施，才能從根本上實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的均勻，為確保支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)效果的因素很多，有分步開(kāi)挖深度、土層錨桿及其位置、支護(hù)樁剛度、被動(dòng)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(hù)結(jié)構(gòu)的位移減小，達(dá)到維護(hù)基坑穩(wěn)定的目的；當(dāng)沒(méi)有土錨作用時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為懸臂結(jié)構(gòu)，對(duì)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(hù)效果，達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的目的。

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

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