钻孔灌注桩与钢支撑基坑支护性能研究实例
摘要：具有钻孔桩和临时倾斜钢撑杆的保持结构适合于高密度开发城市地区的地下项目的加固，因为它们便于在土方中使用，并且使用它们可节省大量时间和成本。但是，关于钻孔桩和倾斜钢支柱支撑的基坑的数据很少。本文以某大型基坑工程为例，研究了钻孔灌注桩与斜支撑联合支护的受力性能，其中包括有关基坑的位移和支护结构的位移。发现沿基坑长度方向的测量结果小于沿宽度方向的测量结果（差异约为13.5%的基坑位移），包括基坑的垂直位移和侧向位移，以及钻孔桩的侧向位移。钻孔桩顶部的侧向位移为开挖深度的0.2%-0.5%，钻孔桩的侧向位移随着距离角的减小而减小（差异约为50%），这表明了角部对钻孔桩移动的影响。根据本次案例实测结果，发现最大沉降量和侧向位移均位于穿越基坑西侧中心的横断面上。为预测该段地表沉降和基底隆起的分布，进行了平面应变有限元分析，以估计基坑表面发生最大沉降的位置，数值结果与测量结果的差异在2.6~33.0%范围内，验证了数值模型的合理精度。数值结果表明，最大地表沉降发生在距离地基顶部0.6倍开挖深度的地方，而在最终施工阶段（例如25毫米），地基底部的沉降几乎是均匀的。
关键词：基坑；钻孔桩；斜钢支柱；数值模拟；角部效应
- 引言
在城市地区建造地下运输系统需要在支护结构的支持下进行挖掘。由于在拥挤的城市环境中空间有限，必须控制挡土墙和基坑的移动，以减少对相邻和周围结构或设施的干扰。最常用的围护结构是地下连续墙（Finno和Harahap，1991年；Hashash，1992年；Hashash和Whittle，1996年、2002年；Finno和Calvello，2005年；Tan和Wei，2012年；Tan和Wang，2013年；Likitlersuang等人，2013年）。Abela等人（2013年）表明，取消钢支柱可大大节省时间和成本，同时这也创造了一个更安全的工作环境，使项目能够提前几个月完成。然而，很少有研究记录了基坑位移和由钻孔桩与斜钢支柱支撑的基坑围护结构的位移。支护系统影响开挖行为（Tan和Wang，2013年），通过他们的经验，许多研究人员和工程师收集并贡献了大量关于在挖掘过程中支护结构的性能（例如地下连续墙的侧向位移）的知识。Whittle等人和Finno等人，（2002年、2007年）报告了实地测量以及美国波士顿蓝粘土挖掘的数值模拟；尼科尔森（1987）和华莱士等人（1993）描述了新加坡软粘土中地下连续墙或板桩所保留的深基坑的现场性能；Ou等人（1993年）和黄和佩恩（1993年）研究了台北软泥的深基坑。结果表明，矩形开挖的最大侧壁位移与开挖深度之比在0.32~0.93%之间。另一方面，Tan和Wang（2013），研究了上海圆筒形基坑地下连续墙的性能。他们发现测量的dh/he值大约在0.1~0.2%的范围内，这比矩形开挖的结果要小。然而，对于钻孔桩与斜钢支柱相结合的基坑（地下连续墙被钻孔桩取代），很少研究钻孔桩侧向位移与开挖深度之间的关系。
在设计方面，基坑挖掘通常被视为一个平面应变问题（Tan和Wei，2012年），然而支撑开挖产生了角部效应，导致地面变形在拐角附近小于基坑中心附近（例如，Lee等人，1998年；Finno等人，2002年；Finno和Roboski，2005年）。芬诺和Roboski（2005）提出了地面运动分布的经验关系，发现平面应变分析通常得到的是中心截面的保守结果；因此，三维（3D）分析更真实地预测了横向地下连续墙位移。虽然许多有限元研究已经证实了这些结果（Finno等人，2007年），但由于深基坑的开挖，当然需要更多的案例来进一步验证角部效应对围护结构（例如，本研究中的地下连续墙和钻孔桩）和地面移动的横向位移的影响。
事实证明，实地监测在核实设计假设和立即向设计人员提供反馈方面具有成本效益。许多与多次挤压开挖有关的案例已经被报道（例如，Whittle等人，1993年；liu等人，2005年）。在这些情况下报告的测量性能受到当地地质和岩土条件、施工方法和围护系统的严重影响。
本文以我国东南沿海地区大型基坑支护结构为例，对钻孔桩支护结构和斜钢支柱支护结构进行了研究。在本研究中，对基坑和围护结构进行了观测。在现场测量的基础上，研究了钻孔桩顶部实测侧向位移与开挖深度之间的关系。同时，在开挖过程中，还观察到了转角对钻孔桩拉伸位移和地面运动的影响。此外，采用平面应变模型对基坑开挖进行了分析，重点是预测基坑表面沉降分布和基坑基底隆起情况。
2.场地描述
2.1 大规模开挖总资料
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