案例研究：通过钻孔桩和钢支柱支撑的基坑性能
[摘 要] 具有钻孔桩和临时倾斜钢支撑的支护结构适用于高密度开发城市地区的地下工程的加固，因为它们便于在土方中使用，并且使用它们可节省大量的时间和成本。但是，关于钻孔桩和倾斜钢支柱支撑的基坑的数据很少。本文以一个案例研究为例，研究了钻孔桩和倾斜钢支柱支撑的大型基坑的行为，报告了基坑的运动和支护结构的位移。发现沿基坑长度的测量结果小于沿宽度方向的测量结果（相差约13.5–30.0％），包括基坑的垂直和横向位移。钻孔桩顶部的横向位移△h为开挖深度He的0.2–0.5％。钻孔桩的侧向位移随着距拐角距离的减小而减小（相差约50％），这证明了拐角对钻孔桩运动的影响。根据该现场案例的测量结果，发现最大沉降和横向位移位于穿过基坑西侧中心的横截面。为了预测该部分表面沉降和基坑的沉降分布，进行了平面应变有限元分析，以估计最大沉降发生在基坑表面的位置。数值结果与测量值之间的差异被发现在2.6–33.0％的范围内，这以合理的准确性验证了数值模型。数值结果表明，最大的表面沉降发生在距基础顶部0.6 He的距离处，而基础底部的沉降在最终施工阶段几乎是均匀的（例如25 mm）。
copy;2018年由Elsevier B.V.代表日本岩土工程学会制作和主持
[关 键 词] 基坑；钻孔桩倾斜的钢支柱；数值模拟角落效应
1.引言城市地区地下交通系统的建设需要挖掘工程的支护挡土结构。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运动，以减少对相邻和周围结构或设施的干扰。最常用的固定结构是隔板墙板[5,6,8,9,10,15,21,22]。Abela等[1]表明，消除钢支撑可以节省大量时间和成本。这也创造了一个更安全的工作环境，使项目可以提前几个月完成。但是，很少有研究记录了基坑的运动和斜桩支撑的钻孔桩支护基坑支护结构的位移。
挡土系统会影响开挖行为[21]。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保持结构性能的知识（例如，隔板壁的横向位移）。 Whittle等[25]和Finno等[3,4]报道了在美国的波士顿蓝黏土（BBC）的现场测量和数值模拟。Nicholson[17]和Wallace等[23]描述了在新加坡软黏土中由隔板墙或板桩保留的深基坑的现场性能。Ou等[18]和Wong 以及Patron[26]研究了台北软土的深基坑。这些研究表明，矩形开挖的最大侧壁位移△h与开挖深度He的比率在0.32-0.93％的范围内。另一方面，Tan和Wang[21]研究了上海圆筒形墙体的隔膜墙性能。他们发现测得的△h/He值大约在0.1-0.2％的范围内，小于矩形开挖的结果。但是，对于由钻孔桩和倾斜的钢支撑组合支撑的基坑（隔板壁被钻孔桩代替），很少研究钻孔桩的侧向位移与开挖深度之间的关系。
在设计方面，基础开挖通常被视为平面应变问题[22]。但是，支撑开挖会产生转角效应，导致边角附近的地基变形小于近端地基基坑的中心[3,7,16]。Finno和Roboski[7]提出了地面运动分布的经验关系，发现平面应变分析通常会产生中心部分的保守结果。因此，三维（3D）分析可以更实际地预测横隔膜壁的位移。尽管许多有限元研究已经证实了这些结果[4]，但是肯定需要更多的案例历史记录来进一步验证拐角对固位结构的横向位移的影响（例如，隔板墙和钻孔桩）以及由于深基坑的地面运动。
实践证明，现场监测对于验证设计假设和向设计人员提供即时反馈具有成本效益。已经报道了许多与多杆挖掘相关的案例历史[14,25]，在这些情况下报告的实测性能在很大程度上取决于当地的地质和岩土条件，施工方法和护土系统。
本文提出了一个案例研究，以研究在中国东南沿海地区由钻孔桩和倾斜钢支柱支撑的大型基坑的性能，而这种基坑很少涉及。在这项研究中，基坑和保持结构的状态是可以观测到的。在现场测量的基础上，研究了钻孔桩顶部的横向位移△h与开挖深度He之间的关系。同时，在开挖过程中还观察到了边角对钻孔桩横向位移和地面运动的影响。此外，基坑的开挖采用平面应变模型进行分析，重点是预测基坑表面的沉降分布和基坑的起伏。
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