桩锚支护结构优化设计有限元分析

第29卷第2期 湖南城市学院学报（自然科学版）V ol.29 No.2 2020年3月 Journal of Hunan City University（Natural Science）Mar.2020桩锚支护体系下深基坑开挖过程有限元分析曹文峰(福建农业职业技术学院园艺园林学院，福州 353001)摘要：基坑施工过程失稳因素多，危险性较大，因此在基坑设计和施工过程中必须考虑内力和变形的发展变化问题﹒运用PLAXIS软件对钻孔灌注桩+三重管高压旋喷(摆喷)桩+预应力锚索支护体系支护条件下深基坑开挖过程进行模拟计算，分析了基坑水平位移、竖直位移和围护桩内力，并与实测值进行比较﹒结果表明，利用有限元法可以很好地模拟各开挖工况，计算出基坑的水平位移和竖直位移，围护桩和锚索的轴力、剪力和弯矩，能够形象直观地反映基坑各工况下的受力状态﹒关键词：深基坑；桩锚支护；开挖；有限元中图分类号：TU745.5 文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2020.02.0004文章编号：1672–7304(2020)02–0010–06Finite Element Analysis of Excavation Process of Deep Foundation Pit underPile-anchor Support SystemCAO Wenfeng(School of Horticulture and Landscape, Fujian V ocational College of Agriculture, Fuzhou, Fujian 353001, China) Abstract: In the process of foundation pit construction, there are many unstable factors and great risks. Therefore, the development and change of internal force and deformation must be considered in the design and the process of foundation pit construction. By using PLAXIS software, the excavation process of the deep foundation pit under the support system of bored cast-in-place pile + triple pipe high-pressure rotary jet (swing jet) pile + prestressed anchor cable is simulated, and the horizontal displacement, vertical displacement and support of foundation pit are analyzed, and compared with the measured value. The results show that the finite element method can simulate the excavation conditions well, calculate the horizontal displacement, vertical displacement of the foundation pit, and the axial force, shear force and bending moment of the retaining pile and anchor cable, and it can visually reflect the stress state of the reaction foundation pit under various working conditions.Key words: deep foundation pit; pile-anchor support; excavation; finite element随着城镇化进程的快速推进，高层和超高层建筑在城市中出现的越来越多，基坑工程也随之增多﹒基坑施工是跨学科的复杂系统工程[1]，在勘测、设计、开挖、监测和使用的全过程都面临着各种风险[2]﹒根据过往经验，深基坑的开挖过程危险性较大，特别是在城市范围内，基坑开挖地质环境复杂，受道路及车辆荷载、周边建筑荷载、施工荷载、地下水及各类管线影响较大，且受地形限制不能采用放坡开挖，导致基坑失稳的因素较多，一旦破坏则带来的损失巨大，因此基坑安全等级更高[3-4]﹒PLAXIS软件是荷兰代尔夫特理工大学(Technische Universiteit Delft，TUD)开发的一款专业的岩土计算和分析软件，主要目的是解决荷兰特有的软土地基开挖问题，迄今已有30多年的历史，在欧洲各国得到广泛运用﹒自该软件引入我国以来，在房屋建筑、市政、公路和铁路等基坑工程中得到了大量运用﹒我国不少学者利用PLAXIS软件对各种深基坑开挖工况进行了模拟分析，较好地指导了基坑开挖施工﹒在基坑变形与内力分析中，常用的方法有极限平衡法和弹性抗力法﹒极限平衡法计算简单，主要应用于内力计算，但是难以计算支护结构的变形；而弹性抗力法可以计算支护结构的变形，但不能计算支护收稿日期：2019-07-04基金项目：福建农业职业技术学院科研项目(2018JS008)作者简介：曹文峰(1982-)，男，安徽蒙城人，工程师，硕士，主要从事道路和桥梁工程研究﹒E-mail:****************曹文峰：桩锚支护体系下深基坑开挖过程有限元分析第29卷11结构周围土体的变形[5-8]﹒吴建奇等[7]对江冲海积平原地貌下地连墙+内支撑深基坑进行了模拟分析，贾涛等[8]对粉黏土地质条件下某高层建筑深基坑各开挖工况进行了模拟分析，施忠然等[9]对基坑双排桩支护结构进行了有限元分析计算﹒通过他们的研究发现，PLAXIS软件能够很好地解决基坑变形问题﹒通过搜索文献发现，桩+锚+喷复合支护情况下基坑变形情况研究不多﹒本工程基坑采用钻孔灌注桩+三重管高压旋喷(摆喷)桩+预应力锚索复合支护体系﹒本文利用PLAXIS软件，对该基坑各工况下变形情况进行有限元数值模拟分析，研究了桩锚支护条件下深基坑开挖变形规律﹒1 工况概况1.1 基坑基本情况该在建工程位于河南省某市医院内，主体结构为19层(部分20层)的住宅楼，采用剪力墙结构﹒该工程设2层地下室，最大开挖深度9.5m﹒基坑平面呈不规则状，东西最大面宽60.5m，南北最大面宽59.3m，基坑面积较大﹒基坑周边有5幢建筑需要保留，其中1幢永久保留，4幢施工期间临时保留，待施工完毕后拆除﹒基坑安全等级为1级﹒1.2 地形地貌周边情况该场地原属山前坡地后经推土和填土平整，地面相对平坦﹒填土年限据可靠记录有10 a﹒场地内及周围分布有污水管、给水管和雨水管等地下管线，均已按照要求进行加固或迁移﹒1.3 工程地质情况场区范围内上覆新近人工填土层(Q4ml)、第四系冲洪积层(Q4al+pl)、第四系残积层(Q4el)，下伏上侏罗统凝灰岩(J3ajb)﹒各地层及分布参数见表1﹒表1 各地层及分布参数土层序号土层名称层厚/m 天然重度/(kN·m−3) 黏聚力/kPa 内摩擦角/(°)1 人工填土(Q4ml)3.9 17.6 12182 砂粉质黏土(Q4al+pl)2.1 19.0 18 153 粉质黏土(Q4el) 12.5 19.5 25204 强风化凝灰岩 4.5 20.5 30305 中风化凝灰岩 10.5 20.9 --2 基坑支护设计及变形监测方案2.1 基坑支护设计本工程±0.000相当于绝对标高15.397 m，现场地周边相对标高−0.90~2.25 m﹒基坑施工前场地将挖土整平至−0.50 m，基坑围护结构的安全等级为1级，基坑支护剖面见图1﹒图1 基坑桩锚支护剖面1)经方案比选，基坑围护结构采用钻孔灌注桩+φ1000三重管高压旋喷(摆喷)桩联合预应力锚索支护体系﹒在桩顶采用C25钢筋混凝土压顶冠梁，提高围护桩的整体性﹒2)排桩采用适应性强、成桩质量好的钻孔桩，钻孔桩直径1.20 m，桩间距1.80 m﹒桩芯混凝土等级为C25﹒3)基坑内侧在钻孔桩间中点设2排预应力锚索﹒锚索用4根7φ5的钢绞线，水平间距1.2 m﹒4)在预应力锚索位置分设槽钢腰梁﹒腰梁采用2根28c槽钢，槽钢分上下夹住锚索，槽钢与围护桩壁面之间用三角垫板并使用膨胀螺栓连接湖 南 城 市 学 院 学 报（自然科学版） 2020年第2期12﹒2根槽钢与三角垫板焊接，每根槽钢内侧腹板使用钢板加强﹒5)为确保基坑安全，需加强地表水和地下水的处理措施﹒针对地表水，在基坑顶部适当位置用砖砌筑排水沟，并用水泥砂浆抹面，用以拦截地表水；在基坑底部，沿围护桩侧用砖砌排水沟，并按照要求在基坑底部各拐角点处设置集水井，辅以抽水设备，用以排除基坑内积水﹒2.2 基坑变形监测根据相关规范[10-11]要求，结合本工程实际情况，主要监测以下方面的数据：1)坡顶和坡顶建筑物沉降；2)坡顶水平位移；3)坡体侧向位移；4)锚索拉力﹒经方案比选，本基坑监测项目包括坡顶和坡顶建筑物沉降观测点13个；坡顶水平位移观测点10个；坡体侧向位移监测点5个；锚索拉力测试点4个﹒见图2﹒根据上述规范，本坡图2 施工监测平面顶水平位移沉降不能超过允许值，若坡顶水平位移和沉降累计超过25 mm 或水平位移速率大于5 mm/d 时，需及时采取措施，防止基坑坍塌﹒3 开挖过程数值模拟3.1 模型构建为了模拟计算的合理和准确性，沿基坑受力最不利边线取一剖面作为研究对象，采用二维模型进行模拟﹒模型采用平面应变，15节点单元﹒根据PLAXIS 操作手册，基坑几何尺寸水平方向−90~＋90 m ，深度0~30 m ，开挖深度0~9.5 m ﹒基坑顶部荷载按25 kN/m 考虑，布置在基坑左侧﹒ 3.2 数据输入及模型建立根据各土层力学数据和结构体主要参数，建立了PLAXIS 二维分析模型，施加初始应力后生成网格﹒由于在开挖前，已将地下水位降到开挖面以下0.5 m ，故考虑为排水施工﹒土体材料模型采用摩尔-库伦模型，根据PLAXIS 计算规则，本支护结构灌注桩采用板单元进行模拟，用点对点锚杆单元来模拟锚索自由段，用土工格栅单元来模拟锚索锚固段，土体与结构物之间的界面通过界面强度来定义，计算模型及网格划分见图3﹒ 3.3 单元参数计算1)板单元参数计算﹒该基坑工程钻孔混凝土灌注桩采用为C25混凝土，直径1.20 m ，间距1.8 m ﹒板单元等效厚度h 计算式为3412π64.D t D +=（） (1)板单元的轴向刚度计算式为.EA Ed = (2)板单元的抗弯刚度计算式为()312.EI E dh = (3)图3 计算模型和网格划分曹文峰：桩锚支护体系下深基坑开挖过程有限元分析第29卷13式中：E 为板单元弹性模量，MPa ，取2.80×104；A 为板单元截面面积，m 2；h 为板单元等效厚度，m ；ܦ为围护桩直径，m ；t 为桩间净距，m ；d 为计算宽度，m ，本文取1 m ﹒将以上各参数代入式(1)~式(3)，计算后得出板单元各参数见表2﹒表2 桩板单元特性参数板单元厚度/m 轴向刚度EA/(kN·m −1)抗弯刚度EI/(N·m −1)0.878 2.46E+7 1.58E+6 2)锚杆和土工格栅单元参数计算﹒锚索轴向刚度00E A 计算式为()300π2.E A En d = (4)锚固段轴向刚度EA 计算式为0011.EA E A E A =+ (5)式中：E 为钢绞线的弹性模量，MPa ，取1.95×105； n 为钢绞线根数；d 为钢绞线直径，mm ；E 1为注浆段弹性模量，MPa ，本文取2.55×104；A 1为注浆体截面积，m 2﹒本工程中锚索采用4根7×φ5的钢绞线，水平间距1.2 m ﹒将有关参数代入式(4)~式(5)，计算出锚杆及土工格栅的参数见表3﹒表3 点对点锚杆和土工格栅单元特性参数 轴向刚度EA/(kN·m −1)抗弯刚度EI/(N·m −1)1.07×1054.82×1053.4 基坑开挖工况模拟分析根据施工组织设计，该基坑开挖主要步骤如下：①钻孔围护桩施工→②三重管旋(摆)喷桩施工→③冠梁施工→④坡顶排水沟、地面排水设施施工→⑤监测点布置→⑥开挖基坑至第1道预应力锚索处→⑦第1道预应力锚索张拉锁定→⑧开挖基坑至第2道预应力锚索处→⑨第2道预应力锚索张拉锁定→⑩开挖基坑底设计标高﹒根据以上施工步骤和PLAXIS 的计算规则，将本基坑的开挖过程简化为4个工况，分别是：工况1，排桩及旋喷桩施工；工况2，开挖第1层土体到第1道锚索下0.5 m ，设置第1道锚索；工况3，开挖第2层土体到第2道锚索下0.5 m ，并设置第2道锚索；工况4，开挖第3层土体﹒ 4 计算结果及分析4.1 基坑变形分析从图4、图6和图8可知，在基坑开挖过程，基坑水平位移随开挖深度增加而增大，当基坑开挖到设计深度时，其水平位移也发展到最大﹒由于第1道锚索在冠梁下2.4 m 处，围护桩类似于悬臂桩受力状态，因此最大水平位移均在桩顶﹒经计算，工序2施工完毕时，其最大水平位移为3.94 mm ；工序3施工完毕时，其最大水平位移为10.59 mm ；工序4施工完毕时，其最大水平位移为23.09 mm ，均未超过报警值﹒且最大水平位移在基坑顶部已有建筑荷载一侧﹒在工序4施工完毕时，该基坑荷载侧水平位移实测值为18 mm ，比计算值小5 mm ﹒从图5、图7和图9可知，在基坑开挖过程中，坑底土体处于不断卸载过程中，故坑底竖直位移最大，方向向上﹒经计算，工序2施工完毕时，其最大竖直位移为15.31 mm ；工序3施工完毕时，其最大竖直位移为15.29 mm ；工序4施工图4 工序2基坑水平位移图5 工序2基坑竖直位移湖 南 城 市 学 院 学 报（自然科学版） 2020年第2期14图6 工序3基坑水平位移图7 工序3基坑竖直位移图8 工序4基坑水平位移图9 工序4基坑竖直位移完毕时，其最大竖直位移为18.77 mm ，均未超过报警值﹒经与监测值比对，该基坑的最大竖直位移为21.8 mm ，比计算值大3.03 mm ﹒4.2 围护桩内力变化从图10~图11可以看出，在基坑开挖第1层土体并施工第1道锚索后，围护桩受到坑外土体图10 工序2~4围护桩弯矩变化图11 工序2~4围护桩剪力变化向坑内的推力，故在围护桩上部受正弯矩，下部受负弯矩；随着开挖的进行，最大弯矩点不断下 移，同时由于受到2道锚索的限制，在2道锚索位置处弯矩均明显缩小﹒围护桩剪力的状况与弯矩类似，且随着基坑开挖深度的增加和锚索的加载，最大剪力点不断下移﹒计算表明，在桩锚支护体系中，施加预应力锚索后可与围护桩共同承曹文峰：桩锚支护体系下深基坑开挖过程有限元分析第29卷15受土体压力，并能分担围护桩承受的各种荷载﹒5 结语1)基坑右侧变形集中在顶部0~5 m范围内﹒基坑左侧由于有地面荷载，故其变形除了集中在围护桩外侧外，还在荷载作用的范围内有位移较大的现象﹒由于第1道锚索设置在冠梁下2.4 m，故围护桩顶部处于悬臂桩受力状态，因此水平位移集中在围护桩顶部位置﹒2)由于土体的开挖导致基坑卸载，坑底有向上凸涌的趋势，故竖直位移集中在基坑底部，且随着开挖深度的加大，基坑底部竖向位移也随之加大；基坑中部的竖向位移也明显大于围护结构附近部位，因此在开挖坑内土体时，需加强对基坑竖直位移监测，防止坑底破坏﹒在开挖至设计标高时，应及时施作底板，确保基坑安全﹒3)杆和土工格栅单元可以很好地模拟预应力锚索结构﹒从分析情况来看，在注浆体部位、锚索与围护桩结合部位都存在着应力集中现象﹒因此在施工时需加强对注浆体、锚索与围护桩结合部位的施工质量检验和监测﹒通过合理确定土体参数及围护桩和锚索结构参数，运用PLAXIS有限元软件不仅可以很好地模拟各开挖工况，还可以计算出基坑的水平位移和竖直位移，并能够计算出围护桩、锚索的轴力、剪力和弯矩，按照要求绘制出需要的弯矩图、剪力图和轴力图，能够形象直观地反映出基坑各工况下受力状态，较好地指导基坑开挖施工过程﹒参考文献：[1]包小华, 付艳斌, 黄宏伟. 深基坑开挖过程中的风险评估及案例分析[J]. 岩土工程学报, 2014, 36(增1): 192-197. 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文章编号:100926825(2007)0820101202深大基坑桩锚支护体系的有限元分析收稿日期:2006209228作者简介姜浩亮(82),男,安徽理工大学土木工程系岩土工程专业硕士研究生,安徽淮南　3汪仁和(562),男,博士,教授,安徽理工大学土木工程系,安徽淮南　3白　蓉(632),女,硕士,教授级高级工程师,中建四局集团第六工程有限公司,安徽淮南　3姜浩亮　汪仁和　白　蓉摘　要:结合桩锚支护的工程实例,选用合适的土体模型和接触面,运用预应力锚索施工过程的简化模拟方法,对预应力锚索和围护桩与土体的相互作用进行了模拟,得到该基坑施工过程的地表位移,沉降,围护桩位移,受力和锚索轴力,并根据计算结果分析了该基坑支护方案的可行性。

关键词:深大基坑,预应力锚索,桩锚支护,接触面中图分类号:TU463文献标识码:A 基坑支护技术是一个综合性的岩土工程难题,既涉及土力学中典型的强度、稳定及变形问题,又涉及到土与支护结构的共同作用问题。

根据以往的研究,对于复杂基坑体系的计算有必要考虑土与支护体系的共同作用,考虑开挖与建造过程包括支护结构材料的非线性。

传统的基坑支护设计方法是难以实现的,因此,采用非线性有限元法分析计算深基坑围护结构是发展方向。

目前用有限元法分析工程问题的难度并不在于方法本身,而在于如何根据所分析问题的特点,合理选择计算模型和参数,并对计算结果进行判断分析。

1　基坑施工过程模拟1.1　工程概况广州某高层建筑地下4层、地面105层、建筑高度432m 。

基坑面积达2.6万m 2,基坑深19.5m ,人工挖孔灌注围护桩432根,桩径1200mm ,间距1400mm ,桩长21m ～23m ,基坑四周设两道至三道锚杆。

基坑北侧和东侧有道路,附近设置有地铁出口。

施工现场狭窄,场地内地下可能存有建筑物、构筑物基础、地梁;场地内有地下管线需要迁移,周边有管道及地铁隧道需要保护。

根据工程勘察报告,场地主要由第四系覆盖层和白垩系基岩组成,第四系覆盖层由人工填土、冲积层、残积层组成;白垩系基岩由泥质粉砂层和局部粗砂岩、砾岩组成。

土钉与桩锚联合支护结构变形的三维有限元模拟潘启钊;林本海【摘要】为研究土钉与桩锚联合支护结构变形的规律，建立三维有限元模型，对其变形机制进行动态分析。

通过与工程实例数据对比表明，三维有限元分析成果与实际监测数据较接近，其中上部的土钉支护位移呈楔体状，并且滑裂面随开挖深度加大向后缘发展，土钉逐渐远离滑裂面，对整体稳定影响越来越小；三维有限元为土钉与桩锚联合支护结构提供可靠的位移计算方法，并可预测每个工况变形，为设计及施工提供重要参考依据。

【期刊名称】《工程与建设》【年(卷),期】2016(030)003【总页数】4页(P394-397)【关键词】土钉;联合支护;有限元;水平位移【作者】潘启钊;林本海【作者单位】深圳市工勘岩土集团有限公司，广东深圳 518000;广州大学地下工程与地质灾害研究中心，广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TU91上部土钉与下部桩锚的联合基坑支护结构融合了土钉柔性支护与桩+锚的刚性支护结构的各自优点，既经济又安全，被广泛应用于深基坑支护工程中[1-3]。

目前，该联合支护型式的理论研究还落后于工程实践，工程技术人员对该种联合支护结构的内力及变形并不十分清楚，文献[4-8]对水平位移提出了一些计算方法，有各自的优缺点。

现有设计通常作法是将上部土钉支护深度的土体折算成荷载，再计算出下部桩锚支护结构的稳定性和变形，对上部土钉支护结构的变形置之不理，对工程安全构成潜在风险。

目前对该联合支护结构的变形分析较准确的方法还是有限元法[9-12]。

基坑工程的施工工况和岩土体的应力状态对基坑支护结构变形有重大影响，因此，在基坑工程有限元分析中应尽量使用实体单元模拟岩土体的应力状态及岩土非线性特点，并且真实地模拟施工阶段的开挖与支护过程，这样才会得到比较真实的结果[13]。

本文采用三维有限元对该种基坑联合支护结构各工况进行动态模拟，以分析支护结构的变形特性。

土体本构模型采用摩尔-库仑(Mohr-Coulomb)模型，桩及混凝土面层可视为线弹性模型，而土钉和锚索可看作是混凝土与钢筋的复合体，也可采用线弹性模型。

排桩锚索支护施工工艺一、引言排桩锚索支护是一种广泛应用于工程实践中的复合支护形式，它结合了排桩支护和锚索支护的优点，具有更好的支护效果和更高的安全性。

本文将详细介绍排桩锚索支护的施工工艺及其在工程实践中的应用。

二、排桩锚索支护的原理排桩锚索支护主要由排桩和锚索两大部分组成。

排桩通常由钢筋混凝土桩或钢桩组成，其主要作用是承受侧向土压力，将土体维持在稳定状态。

锚索则穿过土体，锚固在稳定的岩层或土体中，通过预应力作用，对土体进行加固，提高其稳定性。

三、排桩锚索支护的施工工艺1、施工准备：施工前应进行现场勘查，了解场地地质条件、周围环境等，制定详细的施工方案。

2、排桩施工：根据设计要求，进行排桩的定位和施工。

钢筋混凝土桩一般采用预制方式，钢桩则可采用打入或振动下沉的方式。

3、锚索施工：在排桩施工完成后，进行锚索施工。

首先根据设计要求进行锚索的定位和钻孔，然后进行锚索的安装和预应力张拉。

4、锚索与排桩连接：将锚索固定在排桩上，使其能够传递剪力和弯矩，提高排桩的稳定性。

5、现场监测与维护：在施工完成后，对排桩锚索支护进行现场监测，确保其工作状态正常。

如发现异常情况，应及时采取措施进行维护。

四、工程实践中的应用排桩锚索支护在各类工程实践中都有着广泛的应用。

例如，在地铁建设中，排桩锚索支护被用于支撑地铁隧道和车站；在桥梁建设中，排桩锚索支护被用于支撑桥墩和桥台；在建筑工程中，排桩锚索支护被用于提高建筑物的地基稳定性。

五、结论排桩锚索支护施工工艺是一种有效的复合支护形式，具有较高的稳定性和安全性。

在工程实践中，应根据具体工程需求和场地条件，合理选择和应用排桩锚索支护工艺。

要加强现场监测和维护工作，确保其长期稳定的工作性能。

随着科技的进步和工程技术的发展，排桩锚索支护工艺将持续优化和完善，为各类工程建设提供更加可靠的技术支持。

排桩支护与钻孔灌注桩在建筑工程中，排桩支护和钻孔灌注桩是两种重要的基础工程技术。

它们在建筑物的稳定性和安全性方面起着至关重要的作用。

深基坑开挖桩锚支护有限元分析的开题报告摘要：深基坑开挖施工是城市建设中常见的工程项目，如何确保施工安全和土壤稳定性是深基坑开挖施工的关键问题。

钢结构锚杆支护作为一种有效的支护方式，已被广泛应用于深基坑开挖工作中。

本文主要研究基于有限元方法的深基坑开挖钢结构锚杆支护的分析和设计。

关键词：深基坑、钢结构锚杆支护、有限元方法、分析与设计1. 研究背景随着城市建设的不断发展，深基坑开挖工程逐渐成为城市建设中常见的工程项目之一。

深基坑开挖施工过程中，由于土体受力变化、孔隙水压力变化等因素的影响，容易引起工程安全问题，如地面沉降、墙体倾斜、管道破裂等问题。

因此，在深基坑开挖施工中，如何确保施工安全和土体稳定性是关键问题。

其中，支护方法的选择和设计，对施工安全和土体稳定性具有重要影响。

钢结构锚杆支护作为一种针对深基坑开挖的有效支护方式，已被广泛应用于国内和国际深基坑开挖工程中。

本研究旨在通过有限元方法对深基坑开挖钢结构锚杆支护的分析和设计进行探究。

2. 研究目的本研究的主要目的是通过有限元方法分析钢结构锚杆支护在深基坑开挖中的工程行为，研究其受力特点和设计优化方式，以此为深基坑开挖施工提供科学依据和理论支持。

具体研究目标如下：（1）运用有限元方法，建立深基坑开挖施工中钢结构锚杆支护的分析模型。

（2）分析深基坑开挖施工中钢结构锚杆支护的受力特点，探究其变形特点和稳定性问题。

（3）设计和优化钢结构锚杆支护的结构参数，提高其受力性能和施工效率。

3. 研究内容和方法（1）研究内容本研究的主要研究内容包括以下几个方面：1. 深基坑开挖的基本原理和影响因素的研究，包括土质特性、水文特征、施工方式等。

2. 钢结构锚杆支护的结构特点、设计原则和应用范围的研究，并对其稳定性和变形特征进行分析。

3. 运用有限元方法，建立深基坑开挖施工中钢结构锚杆支护的分析模型，并对其受力特点和稳定性进行分析和计算。

4. 钢结构锚杆支护结构参数的设计和优化，提高其受力性能和施工效率。

基于有限元板桩墙深基坑支护的空间效应分析中国煤炭地质总局水文地质局胡海军胡强摘要：通过三维有限元分析模拟阐述板桩墙在深基坑支护过程中的空间效应。

本文着重分析开挖后板桩墙的弯矩、轴力和位移，以供在设计和施工参考。

关键词：板桩墙有限元空间效应Spatial Effect Analysis of Deep Foundation with FiniteElement AnalysisAbstract：Through three-dimensional finite element analysis simulation of sheet pile, spatial effect of deep Foundation is researched..The moment axial force and diaplacement of sheet pile are analysised to direct design and construction.keywords：sheet pile, finite element analysis, spatial effect0 引言城市建设的高速发展进一步推动了基坑开挖与支护技术的发展，设计理念也从强度破坏极限状态逐渐转向变形极限状态控制。

二维的设计方案已经不能满足现在的工程要求，空间效应逐渐成为不可忽略的重要因素。

在深基坑支护方案中，板桩墙支护由于施工相对方便，应用较为普遍。

混凝土板桩可预制采用矩形截面槽楔形式也可采用SWM工，前者对土体扰动较大但施工方便后者对土体扰动较小可以保证其连续完整性。

板桩墙在支护过程中影响因素相对其他支护方式来说较少，利于对基坑支护特性进一步分析。

本文以支撑式混凝土板桩墙支护作为研究对象主要研究其空间效应。

1工程概况本工程为杭州某单体住宅，地下一层地上12层，上部结构为框架剪力墙基础形式为桩基础。

基坑的支护方式为混凝土板桩，土层主要为软土地下水位较高。

深基坑工程中桩锚支护结构优化设计研究发表时间：2020-11-20T14:32:31.167Z 来源：《建筑实践》2020年20期作者：姜鹏[导读] 随着我国城镇化的开展，城市不断扩张，老城升级改造姜鹏西安长安大学工程设计研究院有限公司，陕西西安 710054摘要：随着我国城镇化的开展，城市不断扩张，老城升级改造，建筑新老更替，旧小区附近的基坑工程越来越多，开挖深度不断加深。

基坑工程不仅要面对复杂的工程地质和水文地质条件，还将面对日益复杂的边界条件，对基坑支护设计水平及施工技术的要求越来越高。

本文主要阐述某旧小区翻新中的基坑设计、施工时对桩锚支护体系的优化细化，希望对桩锚支护结构的应用提供一点借鉴。

关键词：深基坑工程；桩锚支护；旧小区改造引言深基坑中的桩锚支护结构，是利用桩体承受基坑土体压力，并通过受拉杆件加固桩体减少水平形变，从而实现桩锚共同作用的支挡体系。

它是基于岩石锚杆理论的研究成熟而发展起来的一种挡土结构；安全经济，能有效缩短施工工期，尤其适用于复杂施工场地及对工期要求严格的基坑工程。

依靠其特有的特点，桩锚支护广泛应用于边坡和深基坑支护工程中。

1 工程实例简析1.1 工程概况该工程位于某大学校本部住宅区内，包括3栋住宅楼及2个地下车库，规划总建筑面积64279m2，基坑的整体形状为两个角相交的矩形，开挖深度约为-12.0m，安全级别为一级。

1.2 基坑周边环境由于位于老旧的住宅院内，周边旧楼较多，都是砖混结构，基础埋深-2.0m～-3.0m，距基坑边界最近距离3.5m～4.2m，基坑开挖将对老旧楼体结构构成威胁；另有1栋30层高层住宅，桩基础距离基坑最近距离仅13.5m，影响锚索设计。

1.3 工程地质和水文地质条件根据地勘报告，场地地貌单元属黄土洼地，基本平整，地面标高介于409.78m～410.92m之间，最大地面高差为1.14m。

场地地层自上而下依次为：①杂填土，杂色、主要由混凝土路面、砖块、灰渣、建筑垃圾、废弃基础等混合黏性土组成，成分杂乱，密实度不一，厚约1.5m；②素填土，主要由黏性土组成，褐黄色，含少量砖块、灰渣等，状态差异较大；厚约1.6m；③水上黄土，褐黄色，可塑，具针状孔，少量大孔和虫孔，含零星钙膜，偶见蜗牛壳残片，土质均匀，位于地下水位以上，具湿陷性，压缩性中等，厚约3.1m；④水下黄土，褐黄色，可塑，具针状孔，含零星钙膜，偶见蜗牛壳残片，土质均匀，位于地下水位以下，压缩性中等，厚约5.2m；⑤古土壤，红褐色，可塑，团粒结构，大孔隙发育，压缩性中等，见白色钙质网膜及结核，层底钙质结核富集，厚约3.6m；⑥粉质黏土，褐黄色，可塑，零星钙质结核，压缩性中等，夹有薄层中粗砂透镜体，厚约5.4m；⑦中粗砂：浅黄色，饱和，密实，级配不良，呈透镜体状分布于粉质黏土中，厚约0.9m；其下为粉质黏土，揭露厚度15m，未揭穿。