蘇于水，吳夫青，李慶洲，李小強(qiáng)，齊 睿

(1.蘭陵縣交通運(yùn)輸局工程處，山東 蘭陵 277700；2.民航機(jī)場智能建造與工業(yè)化工程技術(shù)研究中心，天津 300456；3.民航機(jī)場建設(shè)工程有限公司，天津 300456；4.山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，山東 青島 266590)

0 引言

目前，國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化速度不斷加快，土地資源需要被充分利用，深基坑工程在城市規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用前景十分廣泛[1]。目前，我國深基坑工程支護(hù)形式的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)由單一形式的支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)閱我恍问浇M成的多重復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)[2]。

近年來，國內(nèi)外專家學(xué)者致力于研究“排樁-斜撐”組合支護(hù)結(jié)構(gòu)。劉楷[3]研究了一種新型排樁與斜支撐支護(hù)的應(yīng)用，監(jiān)測基坑施工過程中該支護(hù)體系的受力變形規(guī)律。研究表明，樁頂梁與斜支撐能有效限制樁身變形，且一定程度上保證了基坑支護(hù)工程的安全經(jīng)濟(jì)。朱碧堂等[4]利用數(shù)值分析研究了超前斜撐的力學(xué)特性，并基于彈性支點(diǎn)法對超前斜撐排樁支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，為該支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用完善理論基礎(chǔ)。辜飄云[5]考慮了排樁、斜撐、支撐樁三者間的協(xié)同作用，并通過理論計(jì)算研究表明單排樁與斜撐組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。鄧祖保等[6-10]分析了實(shí)際施工過程中遇到的問題，并提出了具體的解決措施，通過研究表明，在基坑支護(hù)工程中，斜支撐結(jié)構(gòu)具有安全、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

作為一種新型組合支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，較其他支護(hù)方式，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果較好，對其在水平荷載作用下的受力變形特性進(jìn)行深入研究具有重要意義。以珍珠泉大廈工程為例，利用FLAC3D建立數(shù)值模型，在“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)下，對基坑進(jìn)行分步開挖，并實(shí)時(shí)監(jiān)測組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁頂位移、樁身側(cè)移、樁身彎矩及基坑周圍土體變形，進(jìn)行數(shù)值結(jié)果分析。然后，為更深入地驗(yàn)證“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性，將其同懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比研究。

1 數(shù)值計(jì)算模型的建立

1.1 工程概況

珍珠泉大廈位于濟(jì)南市珍珠泉南側(cè)，由主樓和裙樓兩部分組成，為框架結(jié)構(gòu)，主樓共14層，建筑高度為46 m，裙樓共6層，總建筑面積為36 000 m2。主樓地下2層，裙樓地下1層，地基基礎(chǔ)均為筏板基礎(chǔ)?；娱_挖的最大深度為8.9 m，該工程南側(cè)12 m為泉城路，西側(cè)鄰近某5層住宅樓，基坑到建筑物外墻的最遠(yuǎn)距離為1.2 m，且在該住宅樓北側(cè)0.4 m處有一平房?；釉O(shè)計(jì)使用年限為1 a，設(shè)計(jì)重要性安全等級為一級。由于基坑位于市中心地段，地質(zhì)條件復(fù)雜，且為開挖面積較大的深基坑，受周圍環(huán)境影響較大，而基坑的沉降與位移量要求比較嚴(yán)格，基坑支護(hù)難度較大。工程概況圖如圖1所示。

1.2 土體模型的建立

土體是一種非均質(zhì)的復(fù)合體，力學(xué)行為相對復(fù)雜，在外力作用下，彈性變形和塑性變形往往同時(shí)產(chǎn)生，且塑性變形不可恢復(fù)[11]?；谕馏w復(fù)雜的力學(xué)特性，將其視為彈塑性體。摩爾-庫侖模型在巖土體本構(gòu)模型中被廣泛運(yùn)用，且該模型的參數(shù)容易確定，故采用摩爾-庫侖模型建立土體模型，各土層物理力學(xué)參數(shù)列于表1。

表1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)

土體模型采用8節(jié)點(diǎn)六面體單元，模型尺寸為65 m×56 m×6 m。基于本基坑的對稱性，取其1/4建立數(shù)值模型展開分析。坐標(biāo)原點(diǎn)于模型左下角，為保證模擬效果，模型范圍取至基坑開挖邊線以外基坑開挖深度的2倍～3倍處。FLAC3D采用有限差分法進(jìn)行計(jì)算，對網(wǎng)格生成有如下要求：1)生成網(wǎng)格以四邊形為主，盡量避免采用三角形單元；2)網(wǎng)格各邊長度不宜相差較大，否則會(huì)影響收斂速度。為進(jìn)一步提高模擬的精確性，利用ratio命令提高基坑開挖附近網(wǎng)格劃分的密度。模型共生成單元(zones)16 320個(gè)，節(jié)點(diǎn)(grid-points)18 270個(gè)。土體網(wǎng)格模型如圖2所示。

1.3 “排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)模型的建立

“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)有三部分，包含支護(hù)排樁、腰梁及斜撐，利用FLAC3D內(nèi)置的不同結(jié)構(gòu)單元來分別建立，并將各部分進(jìn)行連接來共同受力。FLAC3D中，對樁的模擬可以采用以下兩種方法：1)采用實(shí)體單元(zone)；2)采用軟件內(nèi)部提供的二維線型結(jié)構(gòu)單元-樁單元(pile)。本模型樁體數(shù)量較多時(shí)，故采用樁單元建模，更容易得到樁身內(nèi)力。通過材料參數(shù)、耦合彈簧參數(shù)、集合參數(shù)定義樁單元(pile)模型。

模型的參數(shù)取值：采用單排樁支護(hù)，開挖平均深度為9.0 m，樁的嵌固深度11 m，樁間距2 m，樁徑1.2 m，樁長20 m，共35根樁，支護(hù)樁的布置如圖3所示。

改變幾何、材料參數(shù)定義梁結(jié)構(gòu)單元用來模擬腰梁與斜撐。模型的梁構(gòu)件材料設(shè)置為無屈服的線彈性材料，各向同性，在構(gòu)件間引進(jìn)塑性鉸鏈[12]模擬塑性變形。梁結(jié)構(gòu)為對稱截面。腰梁與斜撐采用相同的結(jié)構(gòu)單元與同樣的單元參數(shù)，如表2所示。

表2 腰梁及斜撐單元參數(shù)

梁的主要作用：將各個(gè)支護(hù)樁連接，使其成為一個(gè)整體，共同受力。當(dāng)基坑開挖至第6 m時(shí)，在第5 m處加入腰梁。斜撐在基坑開挖至坑底第9 m時(shí)加入，間距4 m，上端與腰梁相連，下端與筏板基礎(chǔ)相連，具體布置方式如圖4所示。

在FLAC3D中，link有兩種類型，即：節(jié)點(diǎn)-實(shí)體單元、節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)。模型采用節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)連接的方式。節(jié)點(diǎn)連接如圖5所示。

1.4 數(shù)值分析模型的計(jì)算過程

模型的數(shù)值計(jì)算分為三步：1)建立自由場地模型模擬開挖前，使地面在靜力作用下完成固結(jié)沉降；2)建立“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)模型，包括支護(hù)樁、腰梁、斜撐等結(jié)構(gòu)，使模型在靜力作用下達(dá)到平衡，進(jìn)行開挖，模擬施工過程；3)監(jiān)測開挖過程的變量，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

完成初始平衡后，歸零位移值，并在基坑開挖的周邊布置支護(hù)樁。當(dāng)支護(hù)樁布置完成之后，再繼續(xù)開挖基坑。采用盆式開挖的方式對基坑開挖，使模擬的開挖過程與工程的實(shí)際情況更加符合?；优枋介_挖示意圖如圖6所示。

開挖設(shè)計(jì)工況如下：工況1：初始平衡，位移清零，布置支護(hù)樁；工況2：開挖至2 m；工況3：開挖至4 m；工況4：開挖至6 m；工況5：開挖6 m～9 m中間部分土體，在基坑第5 m處施工腰梁、斜撐；工況6：開挖預(yù)留部分土體。

該過程應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測圖3中Z1號測樁的樁身側(cè)移、樁頂水平位移、土體位移及樁身彎矩。

確定開挖方式及開挖步驟以后，利用FLAC3D對基坑進(jìn)行分步開挖，基坑分布開挖圖如圖7所示。

2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析

2.1 樁頂水平位移分析

分步開挖基坑，實(shí)時(shí)監(jiān)測開挖深度不同下樁頂?shù)乃轿灰?，研究隨基坑開挖，支護(hù)樁樁頂水平位移的變化規(guī)律。模擬得到Z1樁頂水平位移在隨基坑開挖的變化曲線如圖8所示。

如圖8所示，支護(hù)樁樁頂水平位移隨基坑開挖逐漸增大。起初，開挖較淺，支護(hù)樁樁頂水平位移不到1 mm。隨基坑開挖深度不斷增加，樁頂水平位移量越來越大。原因在于，隨著基坑開挖的不斷深入，在被動(dòng)區(qū)土體內(nèi)部發(fā)生了塑性變形，樁后土體失去了基坑內(nèi)部土體約束，變形得以釋放，隨基坑深度增加，作用于支護(hù)排樁上的主動(dòng)土壓力不斷增大，支護(hù)樁的樁頂位移不斷增大[13]?；娱_挖前6 m，支護(hù)樁樁頂水平位移變化曲線的斜率增大，表示支護(hù)樁樁頂水平移動(dòng)速率隨基坑開挖逐漸增加，由此可見，隨基坑的不斷開挖，土體的主動(dòng)土壓力值增速也在不斷變大。

但當(dāng)基坑開挖至6 m以后，隨著基坑的繼續(xù)開挖，支護(hù)樁樁頂水平位移增量逐漸減少，而且增加速率也降低了。原因在于當(dāng)基坑開挖至6 m以下時(shí)，在支護(hù)結(jié)構(gòu)中增加了腰梁與斜撐，此時(shí)基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)由單一的排樁支護(hù)變?yōu)榱恕芭艠?斜撐”組合支護(hù)結(jié)構(gòu)。在土壓力的作用下，排樁與斜撐有相互作用關(guān)系，所以斜撐的作用限制了樁頂水平位移的增加。

2.2 樁身側(cè)向位移分析

在支護(hù)樁上布置監(jiān)測點(diǎn)，探討支護(hù)樁樁身側(cè)移在基坑開挖過程中的變化規(guī)律，每根樁設(shè)置20個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。在基坑開挖過程中，監(jiān)測樁體的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。所得到的Z1的樁身側(cè)移變化在基坑不同開挖深度下的曲線如圖9所示。

從圖9可以看出，支護(hù)樁的側(cè)向變形隨基坑開挖深度的增加而增大，且不同樁深位置處的樁身側(cè)移增加量隨著深度的增加也有所不同，樁上部的側(cè)移明顯大于樁下部。

整體來看，基坑開挖深度小于4 m時(shí)，在不同深度處支護(hù)樁的側(cè)移值差距不大，且變化規(guī)律基本一致。但當(dāng)開挖至6 m時(shí)，隨深度增加，支護(hù)樁上的土壓力值有較大增加，因此支護(hù)樁的側(cè)移整體出現(xiàn)較大的增加；隨著深度的繼續(xù)增加，樁身側(cè)移量逐漸減小，當(dāng)達(dá)到10 m時(shí)，側(cè)移減小速率基本保持恒定。

樁徑為1.2 m，樁體有較強(qiáng)的抗彎能力，剛度較大，使得支護(hù)樁樁身的彎矩變化曲線整體平緩。基坑開挖至9 m時(shí)，支護(hù)樁的懸臂長度進(jìn)一步加大，支護(hù)樁應(yīng)該有更大的側(cè)移量，但由于斜撐對支護(hù)樁起到了較強(qiáng)的支護(hù)作用，支護(hù)樁側(cè)移量并未增加很多。當(dāng)開挖預(yù)留土體時(shí)，支護(hù)樁向基坑內(nèi)部產(chǎn)生側(cè)移，斜撐發(fā)揮作用，斜撐會(huì)對支護(hù)樁產(chǎn)生一個(gè)反向作用力來防止支護(hù)樁的變形，與支護(hù)樁共同作用，使得支護(hù)樁側(cè)移增量不會(huì)隨基坑開挖深度的增加而過大。

2.3 樁身彎矩分析

為了防止因樁身彎矩在基坑開挖過程中過大，支護(hù)樁發(fā)生折斷，研究支護(hù)樁樁身彎矩在基坑開挖過程中的變化規(guī)律，所得到Z1的樁身彎矩在不同基坑開挖深度下的變化曲線如圖10所示。

從圖10中可見，樁身彎矩在不同開挖深度下均從零開始，原因在于樁頂屬于自由端，沒有約束；當(dāng)基坑開挖深度未超過6 m時(shí)，開挖深度增加，基坑主動(dòng)土壓力也隨之增加，引起支護(hù)樁彎矩值整體變大。基坑開挖深度增大，樁體懸臂長度也在不斷增加，說明支護(hù)樁力臂隨基坑開挖深度增長，彎矩峰值所在位置也在逐漸下移。

當(dāng)基坑開挖深度至9 m時(shí)，繼續(xù)開挖基坑，隨深度的增加，支護(hù)樁彎矩減小，且支護(hù)樁的最大彎矩出現(xiàn)位置下降幅度減小，原因在于開挖預(yù)留土體部分前，在基坑中安置了腰梁和斜撐，斜撐對支護(hù)樁的反作用力與部分作用在支護(hù)樁上的土壓力抵消。雖然樁身側(cè)移有所增大，但土壓力值的減小相對于側(cè)移值增加要多，所以彎矩值反而降低。因此斜撐的作用在于可有效避免支護(hù)樁因彎矩過大而發(fā)生彎折甚至斷裂，有良好的支護(hù)作用，表現(xiàn)出較好的協(xié)調(diào)作用。

當(dāng)樁的深度超過14 m，樁身彎矩值較小，且隨著深度的增加而不斷減小，到樁底處時(shí)，彎矩基本為0。這是由于基坑開挖深度只有9 m，坑底下方的內(nèi)部土體對樁身有固定作用，使得樁體受力與樁體位移都比較小，故樁身彎矩也越來越小。

2.4 基坑不同開挖深度下土體位移分析

對開挖過程中基坑周圍土體的變形進(jìn)行分析，主要研究工況2,工況3,工況4,工況6，各工況位移云圖如圖11所示。

從圖11中可以看出，基坑周圍土體的水平位移等值線基本呈圓弧形，基坑邊緣是土體位移的最大值，并且向遠(yuǎn)處逐漸減小?；拥膫?cè)向變形在基坑開挖過程中逐漸變大，且最大側(cè)向變形發(fā)生的位置也隨之變化。開挖工況2，當(dāng)基坑開挖至2 m時(shí)，開挖深度較淺，基坑的側(cè)向變形僅為7 mm，相對較小，而且基坑開挖后基坑變形最大的位置在整個(gè)懸臂樁，這充分說明了排樁在整體支護(hù)結(jié)構(gòu)中起到很好的限制基坑變形作用，但由于排樁的施工對周邊土體有一個(gè)擠壓力，因此樁身周邊會(huì)產(chǎn)生一定的變形。

從實(shí)質(zhì)上來說，基坑的開挖是一個(gè)卸載的過程，基坑的側(cè)向變形出現(xiàn)在開挖面。開挖工況3，基坑開挖至4 m時(shí)，開挖深度不大，基坑土體位移值增大了0.6 mm，但數(shù)值的最大位置沒有發(fā)生太大的變化，這說明此時(shí)排樁仍然起到一個(gè)很好的支護(hù)作用。開挖工況4，基坑開挖至6 m時(shí)，此時(shí)基坑的穩(wěn)定性完全依靠排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，但是隨著基坑的持續(xù)縱向開挖，排樁兩側(cè)土壓力的差值越來越大，致使與工況2相比，基坑的側(cè)向變形增加了很多，最大側(cè)向變形上移至樁頂，高達(dá)23.8 mm，側(cè)向變形值從樁頂?shù)綐兜字饾u減小。這說明基坑在開挖至一定深度時(shí)，繼續(xù)開挖基坑，排樁抵抗基坑變形的能力已經(jīng)大大減弱。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，基坑開挖深度超過5 m時(shí)，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用效果會(huì)大幅度減弱，這與模擬結(jié)果高度吻合。開挖工況6，在基坑開挖完畢后，斜撐開始發(fā)揮其作用，故相比于工況4，基坑土體的變形并未增加多少。

土體開挖是卸載的過程，土體應(yīng)力在坑底處得到最大的釋放，發(fā)生坑底回彈現(xiàn)象，回彈量的大小影響著基坑的穩(wěn)定性。由圖11可知，坑底最大隆起量出現(xiàn)在基坑中部，并向四周逐漸減小，最大隆起量為5 cm，在基坑開挖深度的0.6%左右。

3 “排樁-斜撐”組合支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特性對比分析

對比分析排樁-斜撐基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)與懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形特性，驗(yàn)證排樁-斜撐基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性，主要從樁頂位移、樁身側(cè)移、樁身彎矩等方面進(jìn)行對比研究。

在“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬的結(jié)果分析中，在基坑開挖至第6 m時(shí)加入斜撐，故在基坑開挖至6 m之前均屬于懸臂樁支護(hù)，與對比分析所研究的懸臂樁支護(hù)情況相同，均采用相同的研究模型概況、樁單元參數(shù)等，只是在基坑開挖6 m～9 m時(shí)加入了斜撐。因此，后文只對比分析兩種支護(hù)方式在基坑開挖6 m～9 m時(shí)的受力變形特性，以此驗(yàn)證“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。

3.1 樁頂水平位移對比分析

樁頂水平位移是衡量支護(hù)結(jié)構(gòu)好壞的重要影響因素之一。為了對比在限制樁頂水平位移方面，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)與懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，將兩種支護(hù)方式下，樁頂水平位移隨基坑開挖深度的變化規(guī)律進(jìn)行對比分析，得到樁頂水平位移對比曲線見圖12。

由圖12可見，當(dāng)基坑由第6 m開挖至第9 m時(shí)，樁頂位移曲線呈現(xiàn)明顯差異?；娱_挖至9 m時(shí)，支護(hù)樁的樁頂水平位移在懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)和“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)下，分別為26.44 mm和16 mm。由數(shù)據(jù)對比分析可知，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果更好，樁頂水平位移相對懸臂樁支護(hù)下的小，這是因?yàn)樾睋蔚拇嬖谑钟行У南拗屏酥ёo(hù)樁樁頂?shù)乃轿灰啤?/p>

因此，與傳統(tǒng)的懸臂樁支護(hù)相比，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)能有效減小支護(hù)樁的樁頂水平位移，提高抗傾覆能力和基坑的穩(wěn)定性。

3.2 樁身側(cè)向位移對比分析

為了更好的說明“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)較懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在提高支護(hù)樁穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢，對比分析兩種支護(hù)方式下樁身側(cè)移量隨基坑開挖深度增加的變化情況?；佑? m開挖至9 m時(shí)兩種支護(hù)方式下樁身側(cè)移量對比曲線如圖13所示。

由圖13可以看出，當(dāng)基坑由第6 m開挖至第9 m時(shí)，兩種支護(hù)方式下，支護(hù)樁樁身的側(cè)移最大處均在樁頂，并由樁頂向樁底依次遞減，并在樁底側(cè)移達(dá)到最小值。同時(shí)，在開挖面以上，兩種支護(hù)方式下的樁身側(cè)移變化曲線有較大差異，且“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)下支護(hù)樁樁身側(cè)移要小于懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)下的樁身側(cè)移。隨著深度的增加，兩曲線逐漸靠近，當(dāng)開挖深度到達(dá)開挖面以下時(shí)，兩者樁身側(cè)移基本相同，這表示斜撐在基坑開挖面以上對限制支護(hù)樁向基坑內(nèi)側(cè)移動(dòng)起到了有效的作用，使支護(hù)樁樁身側(cè)移量減少，提高了支護(hù)樁的穩(wěn)定性。

由此可見，相比于傳統(tǒng)的懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)對降低支護(hù)樁的樁身側(cè)移有巨大優(yōu)勢，能夠更好地固定樁身，支護(hù)效果更佳。

3.3 樁身彎矩對比分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在減小支護(hù)樁樁身彎矩方面的作用效果，將兩種支護(hù)方式下，樁身彎矩隨基坑開挖深度的變化情況進(jìn)行對比分析，得到的樁身彎矩對比曲線如圖14所示。

從圖14中可以看出，樁身在兩種支護(hù)形式下彎矩變化曲線大致相同，樁身只是最大彎矩值不同，而峰值基本出現(xiàn)在同一深度處，這表示斜撐對彎矩的變化形式?jīng)]有明顯的影響，只是改變了樁身彎矩值的大小?！芭艠?斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)下，樁身彎矩最大峰值為450.1 kN·m，而懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)下，樁身彎矩最大峰值達(dá)到804 kN·m。由此可以得出，支護(hù)樁樁身彎矩值在“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)形式下更小，可有效避免支護(hù)樁在彎矩最大峰值處發(fā)生折斷，體現(xiàn)出了斜撐能有效減小樁身彎矩的作用，與樁身側(cè)移的變化一致。

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，“排樁-斜撐”組合支護(hù)形式對發(fā)揮樁身承載力有明顯的優(yōu)勢，支護(hù)樁受力更加合理，有效保障了支護(hù)安全。

4 結(jié)語

在“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特性研究中，與工程實(shí)例相結(jié)合，建立三維數(shù)值模型，模擬基坑開挖步驟，利用FLAC3D軟件進(jìn)行數(shù)值分析，研究基坑開挖過程中，支護(hù)樁的受力變形特性以及基坑周圍土體位移變化情況。對基坑縱向開挖過程中支護(hù)樁樁頂水平位移、樁身彎矩、樁身側(cè)移等變化規(guī)律進(jìn)行研究。對比“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性。主要得出以下結(jié)論：

1)通過對“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特性的數(shù)值計(jì)算結(jié)果可知，在“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用下，基坑土體的水平位移等值線基本呈圓弧形，在基坑邊緣土體位移達(dá)到最大值，并且向遠(yuǎn)處不斷變?。幌噍^于基坑各邊的中部，基坑的邊角處變形相對小，穩(wěn)定性更好。

2)在基坑開挖過程中，深度增加，支護(hù)樁樁頂水平位移逐漸增大，開挖前4 m變化速率較慢，隨著基坑持續(xù)開挖，樁頂水平位移變化速率持續(xù)增加；在斜撐的作用下，樁頂位移的變化速率在基坑開挖至坑底時(shí)到達(dá)最小值，故斜撐對基坑變形起到了明顯的限制作用。

3)在基坑開挖初期，深度較小，土壓力及樁身位移較小，樁身彎矩值較??；樁身彎矩隨開挖深度增大，在樁身10 m處彎矩出現(xiàn)最大峰值，10 m以后，彎矩值隨著樁身深度逐漸變小。但是，斜撐的存在對樁身彎矩的變化趨勢沒有明顯影響，只是減小了樁身彎矩峰值，防止支護(hù)樁在最大峰值處折斷。

4)相較于傳統(tǒng)懸臂樁支護(hù)，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)可有效降低支護(hù)樁的樁頂水平位移，增強(qiáng)抗傾覆能力，提高基坑穩(wěn)定性。

5)相較于傳統(tǒng)懸臂樁支護(hù)，“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在受力方面更加合理，支護(hù)強(qiáng)度更高，能夠有效限制支護(hù)樁的樁身側(cè)移，起到固定樁身的作用。從而限制基坑周圍土體的變形，避免基坑坍塌，提高基坑的安全等級。

6)“排樁-斜撐”基坑組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在發(fā)揮樁身承載力方面有明顯優(yōu)勢，可以有效減小支護(hù)樁的樁身彎矩值，避免樁身在彎矩最大峰值處發(fā)生折斷，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。