深基坑桩锚支护结构受力变形特性及土压力反算研究

桩锚支护结构由于其变形控制严格，施工简单，节省空间等优点而在基坑工程中广泛应用，但同时其在理论方面仍存在许多不成熟的地方。因此，了解桩锚支护结构在基坑开挖及外界因素影响下的受力变形特性，掌握其桩侧土压力的大小及分布形式，对进一步的理论研究和设计施工都是一项十分有意义的工作。本文以“武警北京市总队医院医疗综合楼基坑工程”为例，主要进行了以下研究工作：(1)以基坑监测数据为基础，对基坑开挖中的桩体深层水平位移、桩顶位移、锚索拉力、周边建筑物沉降等特点进行了分析，并对外来水渗漏及季节性冻胀对基坑变形的影响进行了讨论。分析发现：基坑变形随开挖具有明显的同步性，锚杆支撑对基坑变形的约束作用较明显，但由于该基坑第一道锚索的位置较低，导致桩身上部位移过大；降雨和地下管道渗漏对基坑的变形影响很大，直接威胁基坑的安全；冬季冻胀对基坑变形的影响作用不容忽视，冻胀力的大小与土体含水量、温度及支护结构的约束大小等因素有关，对越冬基坑的支护设计应考虑冻胀的影响。(2)对目前在桩身弯矩及土压力反算中较为常用的最小二乘法、三次样条法、光顺样条法进行了分析对比，在此基础上采用光顺样条与最小二乘结合的方法，选取开挖面以上的桩体作为研究对象，基于弹性梁挠度计算的叠加原理，建立了考虑土体分层和临建附加荷载影响的土压力反算模型，并运用MATLAB软件编写了反算程序。(3)采用本文建立的反算模型，对CX1监测点处开挖至坑底后的桩侧土压力进行了反算，并根据反算结果对桩身内力进行了分析。将反算结果与支护设计的计算结果进行对比发现：反算得到的土压力值在上部很小，但在下部要大于采用主动土压力理论得到的计算值，这可能与下部区域位移值较小有关；反算的弯矩曲线与经典法计算的弯矩曲线形状较为接近，但最大弯矩值相对较小，反算最大弯矩值与设计计算的最大弯矩所处位置基本相同，均位于约11m深度处。