基坑桩锚支护位移的数值分析

【摘要】一、现场测斜实验原理 本实验通过测斜仪获得的数据，测定钢筋混凝土护坡桩在基坑分步开挖及上预应力锚杆的每种工况下，桩体沿深度方向的变形和位移，进而绘制整个桩体随深度的水平...

摘要：本文主要通过实际桩锚支护工程中桩体的现场测斜实验，测定支护桩位移变化，利用测斜仪器绘制桩移的变化在施工过程中的曲线图，找出桩移曲线与每个工况的关系，分析支护桩位移曲线随工况变化的规律。再用有限元软件ADINA模拟基坑开挖过程，两者进行对比，相互验证并作出分析。

关键词：桩锚支护结构；测斜试验；桩移； ADINA

Abstract: This paper mainly through the actual pile anchor bracing engineering pile inclination measurement experiment, determination of supporting pile displacement, curve changes by using inclinometer to draw the displacement of the pile in the construction process, to find out the relationship between pile displacement curve of every condition, rules of displacement curve analysis of retaining piles with the change of working condition. Simulation of excavation process of pit by finite element software ADINA, compared the two, mutual authentication and make analysis.

Keywords: pile-anchor retaining structure; inclinometer test; the displacement of the pile; ADINA

中图分类号：TU74

一、现场测斜实验原理

本实验通过测斜仪获得的数据，测定钢筋混凝土护坡桩在基坑分步开挖及上预应力锚杆的每种工况下，桩体沿深度方向的变形和位移，进而绘制整个桩体随深度的水平位移图。

测斜管通常安装在穿过不稳定土层至下部稳定地层的垂直钻孔内。使用数字垂直活动测斜仪探头，控制电缆，滑轮装置和读数仪来观测测斜管的变形。第一次观测可以建立起测斜管位移的初始断面。其后的观测会显示当支护桩发生位移时断面局部位移和整移的变化。

观测时，探头被从从测斜管底部向上垂直缓慢拉出，在半米间距处暂停并进行数据工作。探头的倾斜度由两支受力平衡的伺服加速度计测量所得。伺服加速度计的精妙度相当高，在测线仪探头被提出的过程中，每半米数据测量，把每段数据的点连成线就可以确定侧向偏移的变化量，显示出支护桩所发生的运动位移。绘制偏移的变化量可以得到一个高分辨率的位移断面图。此断面图有助于确定支护桩运动位移的大小、深度、方向。

二、实验数据分析

本实验数据的处理主要是根据上述工程随工况进行逐步处理的，支护桩长14.5m按照基坑开挖的施工过程，将全部分析过程划分为四。

1.场地土的初始状态下基坑灌注桩完成，并降水；

2.基坑第一次开挖，基坑土从自然地坪一步开挖至-4.000m标高处；

3.打入锚杆，在-3.500m标高处进行预应力锚杆施工；

4.第二次开挖。开挖到支护单元的坑底-6.300m标高。

四工况下桩体变化曲线

图1 全工况下桩身水平位移随深度变化规律对比图

三、有限元模拟分析

本模拟分析通过有限元软件ADINA模拟基坑开挖建立有限元模型，模拟基坑开挖被挖出的单元和节点用方变网格法将单元网格重新排列，开挖掉的单元和结点直接删除去。根据实际工程如下图的施工过程模拟分析。

图2支护结构示意图

图3基坑土体塑性图

图中通过颜色和网格的划分可以明显观察出支护结构周围土体的产生塑性变化的范围，对照测斜试验支护桩体产生变型和位移曲线图来分析，支护桩产生位移较大的地方也就是模拟开挖的过程中最先出现的塑性区域。在支护桩承受土压力最大的部位也可以通过数值模拟图显示，在桩顶到基坑底部的桩身中上部位和基坑底部向下的一段桩体承受土压力最大。模拟开挖图与测斜试验的桩身位移曲线图两者对比，桩身位移大的部位为受力大的部位也是产生塑性区最严重的部位得出这样结果是与理论上相符合的。

四、结束语

本文通过对不同工况下基坑支护结构位移情况的分析，可以合理安排每工况的支护工作，如开挖每一步的深度安排、锚杆布置安排、需要增加临时支护等安排。基坑现场采用测斜试验与冠梁位移监测使基坑施工信息化，能有助于及时解决施工过程中产生的突发问题。通过有限元软件ADINA模拟结果和测斜试验、位移监测结果对比，验证了有限元软件ADINA模拟结果与测斜试验、位移监测结果基本一致。

参考文献：

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