導語：自穩式傾斜樁在深基坑的設計與應用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文中以實際落地深基坑工程為例，通過啟明星FRWS9.0軟件內力與變形計算發現，“自穩式”傾斜樁的受力模式區別于雙排樁，更接近于樁錨體系，前排斜樁軸力分解為水平和豎直兩個方向，為樁頂提供了一定的水平支撐力。通過實際監測數據分析，得到“自穩式”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方向的變形量可以側面印證前排斜樁的自撐作用。與傳統的圍護體系相比，“自穩式”傾斜樁具有施工方便、縮短工期、綠色施工、節約成本等優勢。最后對該圍護體系在深基坑中的應用問題進行了闡述，對其發展前景進行了展望。

關鍵詞：自穩式；傾斜樁；雙排樁；深基坑

傾斜樁支護體系是在雙排樁和傳統斜拋撐支護體系的基礎上發展而來的一種新型的“自穩式”支護方式，在深基坑中應用廣泛，但是相關的設計規范和理論依據還有待完善[1-3]。本文首先分析了“自穩式”傾斜樁的相關技術特色，再結合實際工程案例，開展相關討論與比對分析，為今后類似的基坑工程提供參考和借鑒。

1技術特色分析

從受力特點和圍護機理兩方面分析傾斜樁的技術特色，主要總結為以下兩點：前排斜撐的自我穩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、后排樁會產生豎向抗力，類似樁承載力的特點，在樁側周圍及樁端會產生與之對抗的側摩阻力和樁端阻力。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抵抗坑外超載及土壓力所產生的荷載，另一部分則在水平方向提供一部分的支撐力，與壓頂梁協同控制樁頂的位移。

1.2減隆作用

隆起現象的產生主要是繞支撐點土體沿著危險截面（滑動面）的滑移，從理論分析，滑動力主要由坑外土體自重與坑外超載所產生的沿滑動面上的力學分量組成，而抗滑力則由兩部分組成，坑內土體自重在滑動面上的力學分量以及滑動面上由土體粘聚力所產生的抗力。前排的斜樁能有效地增加滑動土體的圓弧半徑，也就是增加了滑動面的長度，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基坑工程實例

2.1典型剖面設置

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際，考慮到圍護成本及施工周期（拆撐）等綜合因素，最終決定采用雙排樁的支護形式，本文選取其典型支護剖面進行分析，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，前排樁間距視基礎承臺位置而定，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°，樁頂設置冠梁截面為1.1m×0.8m，前排樁與后排樁通過冠梁往坑內懸挑的連梁進行連接，通過混凝土現澆形成剛性節點。

2.2地質參數

根據勘察報告，場地自上而下地層分布依次是：①雜填土（Q43）、②-1砂質粉土（al-mQ41）、②-2淤泥質粉質粘土（al-mQ42）、②-3粉質粘土（al-mQ41）、③細砂（alQ22）、④-2強風化泥質粉砂巖、④-3中風化泥質粉砂巖、⑤-2強風化砂巖、⑤-3中風化砂巖。

3計算結果分析

本文采用啟明星FRWS9.0的超前斜撐模塊進行模擬計算，通過與實測數據比對分析發現，計算結果相對準確。

3.1建立模型

相關的巖土參數按照勘察報告中的粘聚力C、內摩擦角φ的試驗峰值進行打折取用，采用m法進行內力計算，相關m值由軟件自動計算而得（可根據經驗值稍作修改），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，考慮到斜撐打設角度的折減，超前斜撐的支撐剛度按20MN/m2取值。

3.2內力位移計算結果分析

針對該實際項目的各工況下的變形內力圖進行包絡分析，可以看到最大位移為35.2mm，最大正彎矩為774.5kN·m，最大負彎矩為387.2kN·m，最大剪力為358.1kN，內力位移包絡圖詳見圖2。觀察圖2不難發現，不管是位移圖還是彎矩圖，都呈現出由小到大再縮小的一個過程趨勢，第二部分的內力減小主要是由于計算深度達到坑底，坑內的被動土壓力逐漸開始發揮作用，抵消掉一部分的主動土壓力，再隨著深度的增加被動土壓力足以抵抗主動土壓力，內力與變形逐漸趨向于零。由第一部分內力變形的衍化過程可知，此種曲線類似于存在一道內支撐加剛性樁的圍護形式，由于內支撐提供了一定的約束反力，限制了樁頂的變形，故曲線由上到下數值逐漸增大，區別于懸臂樁的圍護形式，由于頂部沒有任何的約束，所以曲線呈現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“自穩式”傾斜樁體的內力、變形與樁錨圍護形式極為類似，這就從側面反映出前排斜樁在一定程度上提供了一部分的側向支撐力，對樁頂變形有限制作用。

4基坑監測結果分析

4.1監測點的布置及測量

采用測斜儀監測深層土體水平位移，每0.5m進行一次測量，測斜儀按照15m/個的距離埋入圍護樁體內進行布置，測定深度為20m，監測變形報警值為45mm，預警值為報警值的80%（36mm），前排斜樁和后排直樁同步進行測量。在灌注樁下鋼筋籠時，將導管同步綁扎在主筋位置，保證導管測量深度達到設計標高，并且管孔高出基坑頂面至少0.5m，做好警示標牌。導管設置時，軌道應分別與坑內、坑外兩個方向平行，保證圍護樁與導管同步變形，監測數據能夠直接準確地反映基坑變形。測量時，應對儀器進行坑內坑外正反兩次的測量，最終數據處理由平差進行確定，當數據偏差超過規范限制時，應分析原因并及時進行補測操作，超過設計報警限值時，應及時報告幾方責任主體，必要時需邀請相關專家進行基坑安全性評估，并采取相應的加強措施。

4.2結果分析

該項目基坑開挖后，使用上述方法分別對前排斜樁和后排直樁進行了變形監測。監測結果表明，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，最大位移發生在深度5.5m處，最大豎向位移為18.4mm。監測結果與理論計算結果較為接近，支護效果較為理想，已達到預期效果。對比前后圍護樁的變形趨勢，前排斜樁的水平向位移小于后排直樁，這是因為樁后側的土壓力直接作用在后排直樁上，當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，已經釋放掉一部分的內力。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，原因在于斜樁的內力沿著圍護樁體，豎直向的分量相對較大，也從側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相關優勢分析

（1）采用“自穩式”傾斜樁基坑凈空范圍內沒有水平支撐，最大限度地縮短了支撐梁施工過程中混凝土養護與拆除的工期，可減少地下結構的施工時間，本文案例初略統計與帶撐圍護方案相比，節約工期約37%。（2）該圍護體系有較高的經濟性，初步估算造價與樁錨結構相當，顯著優于內支撐結構，當基坑開挖面積較大時，經濟性尤為明顯。本項目相比可回收樁錨結構，節約造價8%；相比樁撐支護結構，節約造價60%。（3）相比傳統懸臂式結構,傳統豎直雙排樁支護結構適用于地質較深、較復雜的基坑，且受力工作機理更為合理，變形控制效果顯著。

6結語

本文以實際落地的深基坑為案例，分別從受力、理論計算、變形和優勢比對分析，得到如下結論：（1）使用啟明星9.0的超前斜樁模塊對“自穩式”傾斜樁的內力計算和變形模式進行了分析，計算結果區別于懸臂樁，更類似于樁錨的圍護形式。前排斜樁的內力可分解為水平向和豎直向的兩個分力，但傳力模式沒有帶撐的樁錨直接，這也是該圍護形式沒有在中等及以下面積范圍基坑中推廣使用的原因。（2）“自穩式”傾斜樁的力學理論可行，與傳統的圍護體系相比，具有施工方便、縮短工期、綠色施工、節約成本等優勢。但目前實際落地的項目不多，其主要原因是其作為一種新型的圍護形式，缺少相關的規范約束，前排斜樁的施工技術相對較高，對施工單位的專業性要求較高；相關的計算理論還未完善，出于保守考慮，設計人員傾向于使用傳統圍護形式。

參考文獻

[1]龔曉南.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2018.

[2]浙江省住房和城鄉建設廳.DB33/T1096—2014浙江省工程建設標準建筑基坑工程技術規程［S］.浙江：浙江工商大學出版社，2014.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ120—2012建筑基坑支護技術規程［S］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

作者：夏軍 陳曉 朱滿紅 單位：西北綜合勘察設計研究院