桩锚支护体系在深基坑工程中的应用研究

摘要

桩锚支护结构因其支护效果好、适应性强和施工简便等特点,在深基坑开挖支护中有着十分广泛的应用。但现有桩锚支护结构的设计理论还远滞后于工程实践的需求。尤其对于合理桩间距的确定仍停留在经验阶段,尚无严格的理论公式可循。传统的桩间距设计方法中并未考虑桩间土拱效应的有利影响,取值过于保守,易造成经济上的浪费。
　　 本文介绍了排桩式支护结构设计中水平荷载及水平抗力标准值的计算方法。对目前基坑支护结构设计中最为常见的设计方法一极限平衡法、基床系数法,以及基坑稳定验算方法进行了总结。并从桩锚支护结构的支护机理出发,介绍了桩锚支护结构体系的组成,它利用支护桩以及锚杆与锚杆周围土体间的摩擦阻力共同抵挡桩后土压力维持整个支护结构的稳定性。
　　 通过不连续支护桩对基坑壁进行支护,其主要原因就在于桩间距设置合理的条件下,桩间土体可以形成稳定土拱。支护桩作为稳定土拱的拱脚,桩后土体压力通过土拱传递至支护桩体。预应力锚索的存在主动有效地控制了支护桩桩体的位移,改善了悬臂式支护结构的受力状态,使其能够适应更深的基坑支护工程。
　　 根据土拱效应理论,当桩间距设置合理时桩间土体中可形成土拱。桩间距是影响土拱效应的最重要因素,桩间距过大,土拱难以形成,土体本身的强度得不到发挥,容易造成支护失效;而桩间距过小,又造成不必要的浪费。本文通过对支护桩桩间土拱的分析,确定了桩间土拱的空间受力状态,将统一强度理论引入土拱强度分析,利用均布荷载作用下抛物线土拱计算模型,考虑了锚索拉力对桩后土压力的影响,给出了以静力平衡条件和土拱强度作为控制条件的桩间距计算公式。
　　 研究表明,Mohr-Coulomb强度准则是统一强度理论在中主应力系数b=0时的一种特例。借用统一强度理论对土拱拱脚进行强度分析,可以考虑中主应力对土拱强度的贡献,计算结果更加符合支护结构的实际工作性状,且支护桩数量将减少30％左右,经济效益显著。