桩锚支护体系简介

系指桩与预应力锚杆联合支护的简称。该支护形式在本市始于上个世纪90年代早~中期，至今仍是常用的支护形式之一，一般使用于地下1~3层基坑工程。

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桩锚支护是深基坑的一种重要的支护措施,它的产生结合于抗滑桩支护方法和锚杆支护方法，其支护原理是综合了抗滑桩和锚索的支护原理,即阻挡基坑边坡下滑的抗滑力主要来源于锚杆所提供的锚固力和抗滑桩提供的阻滑力。桩锚支护体系主要由护坡桩,土层锚杆，围檩和锁口梁4部分组成，在基坑地下水位较高的地方，支护桩后还有防渗堵漏的水泥土墙等，它们之间相互联系，相互影响，相互作用，形成一个有机整体。桩锚支护体系其主要特点是采用锚杆取代基坑支护内支撑，给支护排桩提供锚拉力，以减小支护排桩的位移与内力，并将基坑的变形控制在允许的范围内。

桩锚支护结构是基坑开挖边坡支护方法中最常用的一种，它主要有由一系列排桩和锚杆组成，其中排桩为挡土体系，锚杆为支撑体系。在不能进行放坡开挖及等施工条件受到限制的的城市密集区被经常采用。桩锚支护体系中的排桩主要要来挡土和挡水，锚杆主要是利用其自身与地层的锚固力给排桩体系一个水平的支撑拉力，阻止倾倒与土体滑动。一般来说，桩锚支护体系可应用于开挖深度在一的基坑工程中。国内外常用以下几种方法对排桩锚杆支护结构进行分析。

桩锚支护静力平衡法

该方法是最早应用于实际工程中并且是工程设计人员最为熟悉的一种计算理论。该方法第一步即在桩体上寻找一个点，假定该点的土压力和位移均为该支护结构体系中的桩体则围绕该店发生刚性转动，转动点以上的桩部分承受土体的主动土压力而向基坑的开挖方向偏转，转动点以下的桩部位受到土体被动土压力作用而向基坑开挖相反的方向偏转，土压力由经典土力学理论计算得出。再结合桩体的嵌固深度和锚杆水平拉力，根据静力平衡条件则最终计算得出支护结构的内力，使之保持基坑各种稳定性要求由于静力平衡法的假定条件比较简单，当支护结构体系各种参数发生变化时，特别是在多支点结构设计计算中，则难以对其进行准确的表达，因而逐渐被弹性支点理论所取代，但是因为它原理简明易懂，计算方便，并且实践证明它对简单支护结构误差影响较小，许多设计计算特别是悬臂式仍然采用该方法，对悬臂式支护和单支点支护的嵌固深度，我国《建筑基坑支护技术规程》明确规定应按静力平衡法进行计算确定，并且静力平衡法在某些特定领域的计算还会得以继续发展应用。然而静力平衡法具有其局限性，它把被动土压力假定为基坑内侧的土抗力，并且假定对支护结构内力的计算与其刚度系数无关，这与实际情况不相符，支护结构真实的受力状况也没能从理论得以反映。实际上由于排桩位移有控制要求，基坑内侧土体并没有完全处于被动状态，而是处在弹性抗力阶段。

桩锚支护弹性地基梁法

该方法把桩锚支护体系结构看作是基地的支座梁，即把地基与基础看作一个整体，共同作用，然后求得地基与基础接触带的压力分布，进一步解出支护结构的内力。基坑开挖面以上的土体对桩体提供主动土压力，开挖面以下的土体桩提供主动土压力和被动土压力之和。单层锚杆的桩锚支护采用极限平衡法计算，用分层平衡法计算多层锚杆支护。但是该方法不能计算出预应力锚杆的预应力对支护结构的作用，因此无法计算得出土压力作用下支护结构的位移。同样该方法也具有不足之处①无法计算多支点多锚杆支护桩锚共同工作下支护结构的内力以及位移②无法对对支护结构的桩和锚进行优化设计，影响经济效益③由于多层锚杆的计算采用分层平很法，与静力平衡法相似，即假定桩身刚度与支护结构的受力无关，与实际受力情况不相符。

桩锚支护杆系有限元法

该方法的基本原理就是把桩锚支护体系的支护结构杆件离散成许多相连的单元并用有限元单元法求解。有限元求解用梁单元模拟基坑开挖面以上的支护结构和用弹性地基梁单元模拟开挖面以下的支护结构。有限元单元法的本质是把支护结构分解成各种杆件，再用有限元单元法来分折这些杆胜的受力和位移。在用有限元单元法求解时，通常假设单元为等截面直杆,再对单元的近似位移模式假定,以虚功原理为基础建立有限元方程，推导出刚度矩阵方程，再根据静力等效原理把各个单元上的外力转化到单元的节点上，构成等效节点荷载。因而有限元单元法的关键环节就是假设符合实际的位移函数，然后，将各个单无刚度矩阵组合成结构整体进行分析，将单元等效节点荷载集合成整体等效节点荷载列阵，并引出结构位移边界条件，建立整体平衡方程组,得出基本未知量，最后计算各单元的内力和变形 。

桩锚支护结构是基坑开挖边坡支护方法中最常的一种，它主要有由一系列排桩和锚杆组成，其中排桩为挡土体系，锚杆为支撑体系。在不能进行放坡开挖及等施工条件受到限制的的城市密集区被经常采用。桩锚支护体系中的排桩主要要来挡土和挡水，锚杆主要是利用其自身与地层的锚固力给排桩体系一个水平的支撑拉力，阻止倾倒与土体滑动。一般来说，桩锚支护体系可应用于开挖深度在一的基坑工程中。国内外常用以下几种方法对排桩锚杆支护结构进行分析。

桩锚支护结构静力平衡法

该方法是最早应用于实际工程中并且是工程设计人员最为熟悉的一种计算理论。该方法第一步即在桩体上寻找一个点，假定该点的土压力和位移均为该支护结构体系中的桩体则围绕该店发生刚性转动，转动点以上的桩部分承受土体的主动土压力而向基坑的开挖方向偏转，转动点以下的桩部位受到土体被动土压力作用而向基坑开挖相反的方向偏转，土压力由经典土力学理论计算得出。再结合桩体的嵌固深度和锚杆水平拉力，根据静力平衡条件则最终计算得出支护结构的内力，使之保持基坑各种稳定性要求由于静力平衡法的假定条件比较简单，当支护结构体系各种参数发生变化时，特别是在多支点结构设计计算中，则难以对其进行准确的表达，因而逐渐被弹性支点理论所取代，但是因为它原理简明易懂，计算方便，并且实践证明它对简单支护结构误差影响较小，许多设计计算特别是悬臂式仍然采用该方法，对悬臂式支护和单支点支护的嵌固深度，我国《建筑基坑支护技术规程》明确规定应按静力平衡法进行计算确定，并且静力平衡法在某些特定领域的计算还会得以继续发展应用。然而静力平衡法具有其局限性，它把被动土压力假定为基坑内侧的土抗力，并且假定对支护结构内力的计算与其刚度系数无关，这与实际情况不相符，支护结构真实的受力状况也没能从理论得以反映。实际上由于排桩位移有控制要求，基坑内侧土体并没有完全处于被动状态，而是处在弹性抗力阶段。

桩锚支护结构弹性地基梁法

该方法把桩锚支护体系结构看作是基地的支座梁，即把地基与基础看作一个整体，共同作用，然后求得地基与基础接触带的压力分布，进一步解出支护结构的内力。基坑开挖面以上的土体对桩体提供主动土压力，开挖面以下的土体桩提供主动土压力和被动土压力之和。单层锚杆的桩锚支护采用极限平衡法计算，用分层平衡法计算多层锚杆支护。但是该方法不能计算出预应力锚杆的预应力对支护结构的作用，因此无法计算得出土压力作用下支护结构的位移。同样该方法也具有不足之处①无法计算多支点多锚杆支护桩锚共同工作下支护结构的内力以及位移②无法对对支护结构的桩和锚进行优化设计，影响经济效益③由于多层锚杆的计算采用分层平很法，与静力平衡法相似，即假定桩身刚度与支护结构的受力无关，与实际受力情况不相符。

桩锚支护结构杆系有限元法

该方法的基本原理就是把桩锚支护体系的支护结构杆件离散成许多相连的单元并用有限元单元法求解。有限元求解用梁单元模拟基坑开挖面以上的支护结构和用弹性地基梁单元模拟开挖面以下的支护结构。有限元单元法的本质是把支护结构分解成各种杆件，再用有限元单元法来分折这些杆胜的受力和位移。在用有限元单元法求解时，通常假设单元为等截面直杆,再对单元的近似位移模式假定,以虚功原理为基础建立有限元方程，推导出刚度矩阵方程，再根据静力等效原理把各个单元上的外力转化到单元的节点上，构成等效节点荷载。因而有限元单元法的关键环节就是假设符合实际的位移函数，然后，将各个单无刚度矩阵组合成结构整体进行分析，将单元等效节点荷载集合成整体等效节点荷载列阵，并引出结构位移边界条件，建立整体平衡方程组,得出基本未知量，最后计算各单元的内力和变形。