这篇论文主要介绍的是软土基坑支护中单排斜直交替桩的作用的内容，本文作者就是通过对斜直交替桩在软土基坑支护中的工作性状等内容做出详细的阐述与介绍，特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。
关键词:斜直交替桩;软土;抗倾覆;FLAC
3D基坑支护稳定性一直是基坑工程重大问题，尤其是在软土基坑中[1-4]。为了增加支护结构的稳定性，不少学者在直桩的基础上，研究了各种形式斜桩的支护工作性状。相较于直桩，斜桩具有更好的水平承载能力[5-10]，并且已应用到实际工程中[11-12]。张文超等[13]通过数值模拟方法，研究不同倾斜角度单排桩的工作性能，并提出斜桩倾斜角度以10°～12°为宜。王建[14]研究了不同倾斜角度的前排倾斜双排桩的变形和受力规律。宋曦[15]对斜桩的嵌固深度和桩前土的稳定性进行了理论推导，并提出了水平荷载作用下桩体内力的求解方法。张静[16]基于比例系数法和m法，对双排桩与斜桩组合支护体系进行了反演分析计算，并提出了土压力折减系数建议值。在前人研究的基础上，按照安全和经济的原则，本文以天津某软土基坑为研究对象，采用单排斜直交替桩的支护形式，借助有限元差分软件FLAC3D，考虑土体小应变变形，建立三种倾斜角度的单排斜直交替桩基坑支护模型。分析了斜直交替桩位移及基坑地表沉降随倾斜角度的变化规律。得出了一些有益的结论，为进一步研究和设计斜桩支护提供了一定的参考依据。
1工程概况
1.1场地工程地质条件天津市某软土基坑工程，基坑深度4.8m，基坑安全等级为二级。场地地势平坦。勘探范围内地层从上到下依次为填土、黏土、淤泥质黏土、黏质粉土、粉质黏土等，其中淤泥质黏土厚度8.3m，基坑底处于淤泥质黏土层中，土层分布见图1。1.2基坑支护设计方案依据场地条件，及同类别基坑支护，采用悬臂桩支护。考虑到土层中较厚的淤泥质黏土，为了增加支护结构的抗倾覆能力，特将支护结构设计为单排斜直交替桩。
2计算模型及参数确定
2.1模拟工况本工程基坑深度4.8m，采用单排斜直交替桩支护型式，此次模拟针对不同的单排桩支护型式进行数值模拟，对比分析在不同倾斜角度单排斜直交替桩支护下基坑和支护桩变形。模拟工况见表1.2.2二维模型模型的范围必须要足够大，能够覆盖基坑开挖可能影响的区域，同时又要兼顾计算效率。根据现行国家和地方规范的要求，参考已有的研究成果，模型高度按照勘察深度定为30m，模型长度考虑基坑开挖影响范围和边界约束定为50m。网格划分原则为基坑附近密集，远处稀疏。模型共有节点12005个，单元9232个。支护模型见图2～图4。基坑开挖结果为从地面开挖至坑底时的累计值。2.3计算参数及边界条件模拟共涉及到2种材料，土体和混凝土。土体材料使用Mohr-Coulomb模型，混凝土采用各项同性的弹性模型，开挖部分采用null模型。混凝土桩重度为25kN/m3，弹性模量为30GPa。土体参数见表2。整个模型底部为固定约束，两端为法向约束，模型上部施加15kPa的工作荷载。初始水位位于自然地面以下1.5m处。本文不考虑降水对地表沉降的影响，仅分析土方开挖后斜直交替桩的工作性状。2.4计算结果通过二维模型的数值计算分析，获得了基坑开挖对支护桩和地表沉降的影响结果，如图5～图10所示，图中变形数值为累计值，单位为m。2.5变形分析(1)变形统计。通过对计算结果的整理，变形情况(累计值)如表3所示。(2)变形分析。基坑支护形式采用单排悬臂桩，且基坑底部处于淤泥质黏土中(见图1)，淤泥质黏土黏聚力和摩擦角仅是6.19kPa和3.54°。在支护结构抗倾覆验算中，相较于与其他黏土，该淤泥质黏土使得桩后主动土压力增加，桩前被动土压力减少，进而减弱支护结构的抗倾覆能力。悬臂单排桩抗倾覆能力被软土减弱后，其桩顶发生了较大的水平位移，单排直桩桩顶最大水平位移可达71mm(见图5)。依据地层补偿原理，地表会随着支护桩移动而产生沉降，单排直桩后地表沉降值可达20mm(见图6)。由于场地条件的限制，内支撑和锚杆都无法实施。为了增加支护体系的抗倾覆能力和考虑基坑支护经济合理性，特将支护桩设计为单排斜直交替桩。斜桩可以依靠其特殊的支护形式(俯斜式)，减少墙后主动土压力，充分利用桩前土自重，可以达到自平衡状态[15]。另外，由于桩顶梁的链接作用，斜桩可以承担直桩传递过来的水平力，进而增加整个支护体系的支护能力。当支护体系采用单排斜(10°)直交替桩，桩顶最大水平位移58mm(见图7)，地表沉降值为15mm(见图8)。当支护体系采用单排斜(20°)直交替桩，桩顶最大水平位移43mm(见图7)，地表沉降值为13mm(见图8)。与单排直桩相比，单排斜(10°)直交替桩桩顶最大累计水平位移降低幅度为18%，单排斜(20°)直交替桩桩顶最大累计水平位移降低幅度为39%。上述结果表明:斜桩在土体中发挥自稳平衡能力，同时承担直桩传递的水平荷载，提高了支护体系的抗倾覆能力，随着倾斜角度的增加，支护体系抗倾覆能力也在增加。
3结论
斜直交替桩是一种新型支护体系，适用于内支撑和锚杆无法实施的基坑工程中，斜桩可以充分发挥其在土体的自稳平衡能力，提高支护体系抗倾覆能力。同等条件下，斜直交替桩的抗倾覆能力优于单排直桩;随着倾斜角度的增加，桩身最大水平位移和基坑地表沉降均逐渐减小。这为进一步研究和设计斜桩支护提供了一定的参考依据。
作者：范鹏程 胡智伟 单位：天津市勘察院 保利(天津) 房地产开发有限公司
