深基坑復合支護中微型樁的作用機理研究

李小慧 鄭玉慧 易亞東 付 冰

（1.河南省煤田地質局資源環境調查中心，河南 鄭州 4 50053 ；2.河南省地質礦產勘查開發局第二地質環境調查院，河南 鄭州 430053；3.黑龍江省第五地質勘查院，黑龍江 哈爾濱 150090；4.江西省地礦局贛西地質調查大隊，江西 南昌 330002）

0 引言

就目前為止，在我國的城市建設過程當中，最為普遍的就是深基坑工程，在開挖的過程當中往往具有深度大，規模大還有環境復雜的特點，從而這就導致了各種支護結構的出現，在這方面我國的一些學者進行了深入的研究，董誠、劉繼國、馮勇等對深基坑土釘和預應力錨桿復合支護方式進行了研究；談德明利用FLAC 程序模擬了土釘墻在基坑開挖支護中的應用，對土釘支護過程中的基坑土體位移場和土釘內力進行了分析，并對土釘支護工作機理進行了初步研究；袁守文研究了預應力錨索微型樁在深基坑支護中的應用；宋廣對單純土釘支護和微樁復合土釘支護進行了對比分析；

1 計算分析方案

1.1 工程概況

基坑開挖深度為10m,基坑坑壁為垂直開挖。基坑所處場地表層為雜填土，以下依次為粉土夾粉砂、粉土、粉土夾粉砂、粉土和粉砂層。

基坑支護結構中微型樁孔徑120mm，間距0.5m，長度15m，內置40mm壁厚不小于2.5mm鋼管，填充粒徑5-10mm碎石，灌注1：0.5 純水泥漿；土釘縱橫間距1.0m，傾角10°，主筋采用Φ22 鋼筋，共設置9 排，第1、2、9 排長度為9m，其余長度為12m，洛陽鏟或小型機械成孔，孔徑150mm，注漿壓力0.2-0.4Mpa，注漿材料1：0.5 純水泥漿；面層噴射砼厚度80mm，強度等級C20，施工配合比水泥：水：砂：碎石重量比=1：0.5：2：2，鋪設φ6@250×250 鋼筋網，加強筋采用φ10@1500 菱形布置，交叉點與土釘端頭焊接牢固。

1.2 計算模型及參數選取

數值計算總寬度（X向）為35 m，基坑部分的寬度為10 m，基坑之后為25m，垂直剖面方向（Y向）為10m，深度（Z向）為25 m，模型側邊界施加法向位移約束，底部邊界施加位移全約束。

2 計算結果分析

2.1 基坑水平位移

為基坑開挖完成后的水平位移云圖，從中可以看出，單純土釘支護下水平位移在基坑壁頂面及基坑中下部均有較大值出現，其最大值為5.58cm，而微型樁復合支護中最大值位于基坑的中下部，最大值為3.81cm，與單純土釘支護相比，減小了1.77cm，約束了微型樁周圍的土體在基坑開挖過程中的變形。

2.2 土釘受力

為土釘支護和微型樁+土釘復合支護下基坑不同深度處土釘最大軸力對比圖，可以看出，微型樁+土釘復合支護相較于單純土釘支護，第1、2、6，7、8、9 排土釘軸力減小較大，第3、4、5 排土釘軸力變化較小。

2.3 基坑塑性區域

土釘支護下，基坑后緣出現拉伸破壞，微型樁+土釘復合支護下，基坑后緣基本沒有產生拉伸破壞，說明微型樁的存在能夠有效限制基坑底角和基坑壁的剪切破壞和抑制基坑頂部后緣的拉張破壞。

3 結論

（1）單純土釘支護下水平位移在基坑壁頂面及基坑中下部均有較大值出現，其最大值為5.58cm，而微型樁+土釘復合支護中基坑最大值位于基坑的中下部，最大值為3.81cm，微型樁存在不僅有效減小了基坑水平位移的大小。

（2）微型樁土釘復合支護相較于單獨土釘支護各排土釘軸力均有所減小，說明微型樁的存在對降低土釘軸力有一定效果

（3）從基坑塑性區域來看，能夠有效限制基坑底角和基坑壁的剪切破壞和抑制基坑頂部后緣的拉張破壞。