双排注浆钢管桩基坑支护结构分析

摘要:运用有限元软件ABAQUS对双排注浆钢管桩基坑开挖过程中基坑支护结构的变形及弯矩进行计算，考虑了3D－11D排距下，前后排桩的水平变形及弯矩变化，为双排注浆钢管桩基坑支护设计提供参考。

关键词:双排注浆钢管桩;基坑开挖;有限元;排距

双排桩基坑支护结构作为常见的一种基坑支护形式，因其受力合理，结构侧向刚度大，施工工序简单等优势，常用于地下空间限制、高水位以及软土层无法提供足够锚固力等情况下无法设置锚杆，以及避免使用内支撑等项目的基坑支护。常规双排桩支护结构为钢筋混凝土结构，注浆钢管桩因其施工工艺简单、施工速度快、造价低廉，将注浆钢管桩使用于双排桩作为基坑支护结构具有广阔的市场，本文主要分析钢管桩排距对双排桩支护结构侧向位移及弯矩的影响。为注浆钢管双排桩的应用提供参考。

1、有限元分析模型的建立

1．1基本假定(1)不考虑时效、空间三维对基坑支护结构的影响，按平面应变进行受力分析;(2)地下水对支护作用有静水压力，水下砂土层应使用水土分算，本文不考虑地下水对支护结构的作用力;(3)钢管桩与冠梁刚性连接，钢管桩嵌入地层中;(4)按刚度等效原则将钢管桩与混凝土芯等效为钢筋混凝土连续墙。1．2有限元模型本模型长宽分别为30×26米，基坑开挖深6米，宽10米。采用双排桩支护结构，考虑钢管桩直径φ159，壁厚6mm，桩长12米，按刚度等效为0．127m的C25钢筋砼连续墙。场地地层共有三层，①、粉质粘土;②中砂;③砾砂。粘性土采用D－P模型，无粘性土采用MC模型，双排桩及刚架梁均采用B21梁单元，土体采用正方形的CPE4单元，模型左右边界限制水平位移，底部限制水平及竖向位移。

2、计算结果分析

本文主要分析了排距对双排桩支护结构的影响，分别考虑了3D(D桩体直径)、5D、7D、9D、11D的前后排桩的水平变形及桩身弯矩在基坑分二层层开挖后情况。2．1、前排钢管桩桩体水平位移各排距工况下前排桩水平位移最大值发生在基坑深度中部，最大值－12．5mm，3D－5D工况变形相近，7D－11D工况差别不大，3D与7D情况下水平位移最大值差值8．8%，可见增加排距可以减少支护结构水平位移，增加至7D后水平位移减少不明显。2．2、后排钢管桩桩体水平位移后排桩最大位移发生在基坑中下部，最大值11．7mm，3D－11D工况下沿桩长范围内水平位移逐渐减少，最大值位置处差距20．8%。9D－11D工况下差距不大。可见增加排距对后排桩桩体变形影响较大。2．3、前、后排钢管桩桩体弯矩分布前后排桩弯矩沿桩体分布不同，3D－11D范围内随排距的增加而减少，其中后排桩差距较大，最大值差距达39%，可见增加排距对后排桩弯矩影响较大。

3、结论

1、悬臂双排注浆钢管桩支护结构受排距影响不可忽略，随排距增加，基坑支护结构水平位移及桩体弯矩减小。2、排距变化对前排桩变形和弯矩影响不大，主要是因为冠梁刚度较大，对前排桩限制作用较强。3、后排桩受排距影响较大，排距在3D－11D变化范围内，后排桩水平位移及弯矩最大值差值分别为20．8%、39%。4、悬臂双排注浆钢管桩支护结构排距建议在5D－9D之间，过大的排距会减小双排桩与桩间土的协同作用。

参考文献

［1］史海莹，龚晓南．深基坑悬臂双排桩支护的受力性状研究［J］．工业建筑．2009年39卷．

［2］崔宏环，张立群等．深基坑开挖中双排桩支护的的三维有限元模拟［J］．岩土力学．第27卷第4期．

［3］许胜才，范秋雁．基于ABAQUS的特殊双排桩支护结构三维有限元模拟［J］．地下空间与工程学报．第11卷第6期．

［4］邓小鹏，陈征宇．深基坑开挖中双排桩支护结构的数值分析与工程应用［J］．西安工程学院学报．第24卷第4期．

作者：付铁林 鲁轩 单位：辽宁地质工程勘察施工集团公司