分析深基坑支护中桩锚结构的应用

分析深基坑支护中桩锚结构的应用

孙景周

关键词：深基坑；桩锚支护结构；受力变形

0引言

经济的快速发展，社会的不断进步，使得人口大量地涌入城市中，对于土地的需求也就越来越大，除了不断地向上发展，地下的发展速度也在不断地加快，对地下建设的质量要求也就越来越高，同时不可避免地在施工的过程中就会出现很多的问题，因此，对于深基坑桩锚支护结构的要求也就越来越严格。

我国对于基础工程的建设步伐愈来愈快，这也使得建筑行业的相关技术得到了有效的发展，深基坑装锚支护结构的应用就是一个良好的反映和体现。装锚支护结构是由围檩、护坡桩、锁口梁以及土层锚杆4个主要部分组成的。由于在基坑地下的水位较高的地方，装锚支护能够有效地防渗，再加上水泥墙的配合，使施工的质量得到有效的提高。因此，文章将对深基坑桩锚支护结构进行分析和研究，使深基坑工程的质量能够得到保证。

1深基坑桩锚支护结构的特点及原理

1.1深基坑桩锚支护结构的特点

深基坑装锚支护是一种十分良好的支护形式，能够通过护坡排桩与多锚和单锚之间形成一个良好的配合方式，使桩锚支护有着十分优越的特点，这是其他支护方式没有办法相比较的。桩锚的稳定性十分良好，通过支护桩深入到土层当中再加上锚杆锚固段和土层之间形成的摩擦力，从而减小了支护排桩的内力和位移，使深基坑的变形能够得到控制，在复杂的施工环境中，为深基坑工程提供一个良好的、可靠的、安全的工作环境。但是由于桩锚支护结构能够适应相对比较坚硬的粘性土、砂土等地方，在保证基坑的稳定时，锚杆锚固力相对也会较大一些。

1.2深基坑桩锚支护结构的原理

在深基坑施工的过程中，如果深度开挖得较深，会使基坑周围很容易塌陷，为了保证基坑的稳定性，就要使用支护技术来应对。在桩锚支护的方式中，使其能够产生巨大的支撑力。通过锚杆进行支撑，从而给支护提供锚拉力。锚固段和土层锚固两者结合形成的摩擦能够将荷载分散到周边的土地，使深基坑能够稳定，不会形成塌陷事故。3深基坑桩锚支护结构的应用以及受力与变形分析本文将通过Teshebotarioff的修正模式来进行分析研究，有效提高工作的效率和质量。

2深基坑桩锚支护结构的应用

2.1土锚位置的合理选择

支护结构在土锚的影响下会形成很大的变形。通常，当开挖基坑到7m的位置时，基坑会由于没有土锚而造成位移，而且会使得位移有369mm之大，这样的情况使得周围的建筑地形等受到很大的影响和破坏。当形成了一层土锚时，位移的距离大大的变短，仅仅为33.51mm。当基坑挖到14m，土锚的深度达到了5m的时候，基坑稳定性没有办法得到保证。随意为了能够使得基坑的位移和变形能够得到良好的控制，就要使得锚杆设置为3层。

2.2受力变形特点

按照支护的情况来看，通过计算，假设支护为三层土锚，设定为a值，那么数值就是6000kN/m4，在开挖过程中，前三步骤都挖超过0.5m的深度，然后进行土锚，预应力在2~3d后进行施加。在第一个步骤中计算的是悬臂梁，第二个步骤进行第一次的土锚施工，第三个步骤对第一、二个土锚进行施工，第四个步骤是在前三个的基础上进行。计算分析开挖所得到的结果如表1所示。通过表1可以分析出来，土锚会使最大剪力和最大弯矩出现很大的变化，土锚的作用使弯矩的最大值变小，这样能够使支护能够更加稳定。在每一步的施工中，土压力会随之产生变化，所以就出现了位移，每一层的土锚在不断调整受力的过程中，会产生不同的力，而且会明显地逐渐增大。

2.3支护桩刚度造成位移而形成的影响

支护桩的刚度是和支护壮大直径和混凝土的强度有着直接的关系，支护桩的刚度越大，支护桩直径就越大，混凝土强度等级也越高。对试验中的支护桩的直径进行测试，并计算在使用的过程中出现的位移，这里选择的支护桩的直径分别为0.8m、0.9m、1.0m、1.1m、1.2m，试验结果表明，支护桩的刚度越大时位移越小，两者成反比，但是0.9m是一个中转，在其后的影响来说相对较小。所以，为了使基坑工程能够更加安全稳定，将支护桩的直径尽量增大，这样就能够使基坑的稳定性提高，位移和变形程度减少。

3桩锚支护结构受力分析

3.1锚杆受力分析

考虑到20°为基坑的最佳锚固角度，在实际施工中应用意义最大，故以这一倾角水平为例，分析在锚杆长度发生变化时，桩锚轴力所发生的变化。图1即为锚杆长度变化时，长度方向与锚杆锚固力的曲线关系。对图1进行分析可知，当锚杆长度处于较低水平时，锚固力的大小变化沿锚杆方向呈下降趋势，故而基坑壁表面的锚头处即为锚固力最大部位，而当锚杆长度进一步增大时，锚固力最大部位则向锚杆内部移动，锚固力在锚杆上的分布情况为先增后减的变化趋势。图2L=16m、倾角为20°锚杆的锚固力分布情况图

3.2支护桩受力分析

对支护桩的受力分析将从两个方面进行阐述。第一，当锚杆倾角固定时，桩的轴向压力变化与锚杆长度的变化情况见图3。由图3中不难看出，支护桩所受力以压力为主，且压力值的分布情况随桩身表现出先增大后减小的变化趋势，均在距坑顶12m左右达到最大压力值。与此同时，桩深度的增加将直接引起支护桩所受压力的大小变化，主要表现为下降趋势。这一问题的出现是桩深度的变化而引起锚固力的上升，使基坑所产生的下滑力以及支护桩的压力值明显下降。

图3锚杆倾角为15°时的桩轴向压力

与桩深度的曲线关系

4结语

综上所述，深基坑桩锚支护结构的受力和变形会受到很多因素影响，要对其影响因素进行深入的分析和研究，这样才能够有效地减少由于受力和变形造成对支护结构的影响，使桩锚支护能够更加稳定，使深基坑工程质量得到有效的保证，也使工作能平稳安全地运行。

参考文献：

[1]许磊.桩锚支护在太原阳光城深基坑工程的应用研究[D].长春：吉林大学，2016.

[2]王艳华.桩锚式支护结构在建筑深基坑中的应用[J].城市建筑,2014(14):115.