中圖分類號(hào)：TU751 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-6717（2025）04-0019-09

Numerical study on deformation of pit tilted strut of concretefilled steel tube with belled bearing base

ZHANG Wengang1，YAN Yumiao1，YUAN Yuntao2，CHEN Chunxia ³ MOU Yunzhen4，LI Yongqin1

（1.School of Civil Engineering，Chongqing University， Chongqing 40o045，P.R.China; 2. Jiangsu Huayan Construction Co.，Ltd.，Suzhou 2l5lOO，Jiangsu，P.R.China;3.China Southwest Geotechnical Investigationamp; Design Institute Co.， Ltd.， Chengdu 6lO093，P.R.China; 4. Yangtze River Chongqing Navigation Engineering Bureau，Chongqing 40ool0，P.R. China）

Abstract：Botom-bearing steel pipe concrete inclined support technique is a promising method for foundation pit excavation. While its efectivenessis evident in various engineering cases，its underlying mechanismrequires further investigation.This study establishes a numerical modelusing finite element simulation，validated against monitoring data from specific projects. It explores the deformation of the inclined support during excavation， revealing insights into its performanceunderdiferent soil conditions and tilt angles.Findings indicate significant control over soil and support deformation，especially in soft soil areas. Increasing thetilt angle enhances lateral force resistance but raises project costs.Thus，selecting the appropriate angle is crucial based on specific project needs and soil conditions.

Keywords： excavation； finite element; belled bearing base；ground settlement，basal heave

隨著城市地下空間的發(fā)展，深基坑工程的建設(shè)技術(shù)不斷進(jìn)步，其設(shè)計(jì)方法不斷改進(jìn)，施工水平也不斷提高。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)模式一般有樁錨支護(hù)、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)等。但傳統(tǒng)的支護(hù)形式也常常存在因穩(wěn)定性不足而引起周圍地表沉降或基底隆起量過(guò)大的現(xiàn)象。另外，在軟土地區(qū)，尤其是在一些異形或者面積較大的基坑中，常用的內(nèi)支撐形式結(jié)構(gòu)與施工都較為復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致工期延長(zhǎng)和成本增加。因此，發(fā)展性能與經(jīng)濟(jì)兼顧的新型支護(hù)與加固方式具有重要意義。

近年來(lái)出現(xiàn)了不少無(wú)支護(hù)或者無(wú)支撐技術(shù)：傾斜排樁支護(hù)[1-8]、樁-土-斜支撐組合體系[9]多級(jí)支護(hù)等。斜支撐是基坑開(kāi)挖支護(hù)系統(tǒng)中的一種結(jié)構(gòu)形式，目前在工程中已有較為廣泛的使用。簡(jiǎn)浩等[10]提出了新的斜支撐設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，在實(shí)際工程中有較好的效果；崔永高等[11提出了一種采用坑底攪拌樁和樹(shù)根樁相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)平衡基坑斜支撐水平力的方法，并證實(shí)了其可以控制局部位移；劉燕等[12結(jié)合工程實(shí)例提出了在排樁和斜支撐組合支護(hù)體系中拆撐的方法；劉裕華等13采用FLAC3D對(duì)一種改進(jìn)的斜支撐進(jìn)行數(shù)值分析，得到了支護(hù)體系的變形規(guī)律；朱碧堂等[4利用數(shù)值模擬方法對(duì)超前斜支撐的力學(xué)特性進(jìn)行研究，提出了基于彈性支點(diǎn)法的超前斜撐排樁支護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。與普通斜支撐不同的是，擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐（簡(jiǎn)稱擴(kuò)底斜撐）是在其嵌入坑底一定深度時(shí)通過(guò)鋼管端部注漿在坑底形成加固體來(lái)提高地基承載力，最后在鋼管中注滿混凝土，形成一個(gè)擴(kuò)底承載體。與其具有相似工作機(jī)理的結(jié)構(gòu)是載體樁[15-16]，全稱為復(fù)合載體夯擴(kuò)樁。通過(guò)樁端加固體（擴(kuò)大頭）增加樁端反力，從而提高地基承載力。Kim等[17-18]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究了樁端焊接環(huán)形鋼板EXT樁的受力特性，證實(shí)了EXT樁的承載力優(yōu)于PHC樁；Liu等[19]對(duì)海洋沉積條件下長(zhǎng)軸擴(kuò)底樁進(jìn)行荷載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)軸擴(kuò)底樁極限側(cè)摩阻力高于普通長(zhǎng)軸樁；Zhang等[20研究了深層強(qiáng)夯樁對(duì)濕陷性黃土的改善作用，證實(shí)其能對(duì) 50m 深度范圍內(nèi)的濕陷性黃土進(jìn)行夯實(shí)處理；Gao等21進(jìn)行擴(kuò)底樁測(cè)試研究發(fā)現(xiàn)，增加擴(kuò)底端直徑較增加樁徑對(duì)承載力的提高效果更顯著；Xu等22開(kāi)展了擴(kuò)底樁室內(nèi)拉拔試驗(yàn)，結(jié)果表明，擴(kuò)底樁的荷載-位移曲線呈現(xiàn)軟化特征。在數(shù)值模擬研究方面：Kong等23運(yùn)用FLAC3D對(duì)擴(kuò)底楔形樁進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，擴(kuò)底楔形樁在抗壓、抗拉承載性能方面優(yōu)于楔形樁和普通樁；Kumar等[24在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上用有限元方法模擬了砂土中擴(kuò)底樁的抗拔承載性能，提出了一種擴(kuò)底樁抗拔承載力預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了其擬合優(yōu)度；Moayedi等[25在考慮擴(kuò)底端直徑、樁徑、擴(kuò)底端傾角、埋深率等主要影響因素的基礎(chǔ)上提出了一種優(yōu)化的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。

目前，擴(kuò)底承載式斜撐的力學(xué)性能和機(jī)理尚不明確，筆者依托蘇州金融小鎮(zhèn)C地塊基坑開(kāi)挖項(xiàng)目，采用PLAXIS建立有限元模型，研究在深基坑開(kāi)挖中使用這種擴(kuò)底斜撐的變形響應(yīng)，討論擴(kuò)底斜撐的最優(yōu)傾斜角度和工程適用條件，并為實(shí)際工程應(yīng)用提出建議。

1 工程概況

蘇州市金融小鎮(zhèn)48號(hào)地塊三期C地塊工程位于蘇州高新區(qū)濟(jì)慈路北側(cè)、光啟路西側(cè)、五龍山南側(cè)，圖1為基坑周邊環(huán)境平面圖。該工程開(kāi)挖范圍為不規(guī)則形狀，基坑形狀近似曲邊三角形，基坑開(kāi)挖面積 19 700m² 。基坑西南側(cè)與東南側(cè)分別是金融小鎮(zhèn)B地塊和DEF地塊。建筑紅線總長(zhǎng)約 760m 兩側(cè)臨街地面標(biāo)高較低，北側(cè)靠山地面標(biāo)高較高。

1.1 地質(zhì)構(gòu)造及水文條件

擬建場(chǎng)地位于蘇州西部太湖之濱的蘇州高新區(qū)科技城，地貌單元屬于蘇州西部構(gòu)造的剝蝕低山丘陵地貌。場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，自然地面下最大勘探深度 45m 由人工填土、第四紀(jì)沉積物、泥盆系中下統(tǒng)茅山群（ D1-2ms ）石英砂巖以及二疊紀(jì)晚世長(zhǎng)興組灰?guī)r變質(zhì)而成的大理巖組成。根據(jù)勘探鉆孔展示的地層結(jié)構(gòu)、巖性特征及物理力學(xué)性質(zhì)，可得到基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)主要巖土層分布，從上至下依次為：雜填王（序號(hào)為地層代號(hào)，下同），回填時(shí)間小于10a ，壓縮性高，層厚 0.40～5.20m ；黏王，壓縮性中等，層厚 1.60～5.40m ;黏土，土層場(chǎng)地內(nèi)基本均有分布，層厚 1.30～9.80m ；含碎石黏土，空間分布不均勻，該土層場(chǎng)地內(nèi)大多有分布，厚度、埋深變化較大，層厚 2.20～12.60m ;碎石土，巖土層場(chǎng)地內(nèi)基本均有分布，厚度、埋深起伏變化大，層厚 1.90～ 13.50m ；滾石，由全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化砂巖和微風(fēng)化大理巖等組成。

按照埋藏條件，場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水主要為上層滯水，且大都分布在上部的坡積土層中。地下水位受大氣降水和地勢(shì)起伏影響較大，穩(wěn)定的水位埋深在 4.11～11.31m 之間。該場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)均具有微腐蝕性。

1. 2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑采用的圍護(hù)方案如下：相鄰山體側(cè)采用雙排鉆孔灌注樁，局部單排鉆孔灌注樁作為圍護(hù)體，采用水平設(shè)置角撐或擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐的圍護(hù)形式；相鄰道路側(cè)采用懸臂式鉆孔灌注樁的圍護(hù)形式；寬松區(qū)域采用放坡圍護(hù)形式。

工程使用新型擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐，現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖2所示，工作流程為：1）斜鋼管植入；2）擴(kuò)底承載體施工；3）鋼管內(nèi)混凝土填筑；4）支撐與支護(hù)結(jié)構(gòu)連接，擴(kuò)底斜撐頂部固定，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的圍標(biāo)或冠梁進(jìn)行連接。擴(kuò)底斜撐工藝示意圖如圖3所示，采用擴(kuò)底承載式鋼管混凝王斜支撐技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水平支撐，鋼管中灌注填充混凝土能充分發(fā)揮材料性能，節(jié)約鋼筋混凝土和鋼材。支撐的底端采用擴(kuò)底承載體（用干硬混凝土夯實(shí)形成加固體），可以提高支撐承載能力。因此，在工程中具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、性能突出、施工方便、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)具有極大的應(yīng)用空間。

2 數(shù)值模型的建立與驗(yàn)證

針對(duì)金融小鎮(zhèn)48號(hào)地塊三期C地塊工程中擴(kuò)底斜撐的性能及穩(wěn)定性問(wèn)題，用PLAXIS軟件對(duì)場(chǎng)地巖土體和結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維有限元建模分析，選擇的截面為圖1所示的A-A剖面，模型尺寸為 55m×40m （x-y軸）?；幼畲箝_(kāi)挖深度約 10.0m 。根據(jù)勘察報(bào)告以及圖紙中的鉆孔信息，模型尺寸考慮范圍內(nèi)的場(chǎng)地土由上至下主要有：素填土、黏土、含碎石黏土、碎石土、全風(fēng)化砂巖。由于上海、無(wú)錫等地區(qū)（蘇州臨近地區(qū)）典型軟土已有較多文獻(xiàn)研究[26-28]，并已有合理的表征模型及參數(shù)，筆者采用小應(yīng)變硬化軟土模型（HSS）模擬軟黏土行為，顆粒較大的碎石與全風(fēng)化砂巖采用摩爾-庫(kù)侖模型模擬。為簡(jiǎn)化數(shù)值模型，建模時(shí)考慮各土層都近似水平分布，分布情況與主要模擬參數(shù)見(jiàn)表1。模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括：擋土結(jié)構(gòu)、基坑開(kāi)挖底面墊層、擴(kuò)底承載式鋼筋混凝土斜支撐。結(jié)構(gòu)模擬情況見(jiàn)表2，場(chǎng)地地層與結(jié)構(gòu)建模情況見(jiàn)圖4。

測(cè)數(shù)據(jù)，最大誤差約為 32.6% ，但考慮到工程變形絕對(duì)值偏低，認(rèn)為建立的數(shù)值模型準(zhǔn)確度滿足要求。

注：1）碎石土采用摩爾-庫(kù)倫模型，彈性模量為 30.3MPa ，泊松比為0.34；2）全風(fēng)化砂巖采用摩爾-庫(kù)倫模型，彈性模量為 60MPa ，泊松比為0.3。

3 開(kāi)挖響應(yīng)結(jié)果分析

建立無(wú)擴(kuò)底斜撐和有擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐（其后簡(jiǎn)稱為擴(kuò)底斜撐）的基坑開(kāi)挖模型，對(duì)擴(kuò)底斜撐性能進(jìn)行分析。由于開(kāi)挖面對(duì)稱，采用對(duì)稱面一半進(jìn)行建模，其中，模型施工步驟共分為地應(yīng)力平衡、施工地連墻、分階段降水和開(kāi)挖、施工擴(kuò)底斜撐、施工基底墊層等階段。

如表3所示，選取數(shù)值模擬斷面及周邊的深部水平位移最大值及墻頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行模型驗(yàn)證。表3中CX為擋墻深部水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，Q為墻頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)布置離散性較大，且現(xiàn)場(chǎng)大面積開(kāi)挖空間效應(yīng)明顯，難以選擇一個(gè)確定性的監(jiān)測(cè)斷面與數(shù)值模擬高度吻合對(duì)應(yīng)。因此，選取臨近5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)照。由表3可以看出，從樁頂水平位移和深部最大水平位移來(lái)看，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表征均為極低變形水平。數(shù)值模擬得出的樁頂水平位移值非常接近5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形均值，而深部最大位移略高于監(jiān)

首先對(duì)是否采用擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐的兩種工況進(jìn)行對(duì)比分析。從土體變形等值線圖（圖5）可見(jiàn)：在沒(méi)有擴(kuò)底斜撐的情況下，基坑王體變形更加明顯。無(wú)擴(kuò)底斜撐時(shí)，土體最大變形達(dá)到24.7mm ，且集中在坑外靠近擋墻附近，主要是坑外土體向內(nèi)位移；與之相比，有復(fù)合斜支撐時(shí)，土體位移量更小，最大值為 17.8mm 。從兩種工況的基底變形情況來(lái)看，坑底的隆起呈分區(qū)化特征，這是因?yàn)閿U(kuò)底斜撐底部的擴(kuò)底部分形成了加固體，抑制了坑底的隆起變形。

從地表沉降曲線（圖6）可見(jiàn)：無(wú)擴(kuò)底斜撐的情況下，坑外距離擋墻較近的位置（ 1～2m 范圍內(nèi)）發(fā)生大幅度沉降，并很快在距離基坑邊界 2m 處達(dá)到最大沉降值 9.5mm 。隨著與基坑距離的不斷增加，地表沉降值逐漸減小，在距離擋墻約 30m 處趨于平緩，減小至 5mm 左右。這是由于在無(wú)支撐的懸臂式支護(hù)條件下，擋墻變形頂部最大，造成了坑外沉降在靠近基坑處最大，隨著距離變遠(yuǎn)，沉降變小。與之相比，有擴(kuò)底斜撐的情況下，地表沉降量更小，且沉降曲線也有差異。有斜撐的情況下，坑外土體沉降緩慢發(fā)展，最大沉降約為 5mm 。從沉降曲線來(lái)看，呈現(xiàn)出隨距離變大的趨勢(shì)。這是由于斜撐與擋墻頂部連接，有效抑制了擋墻頂部的變形，從而大幅度減小了靠近基坑處的坑外沉降，甚至有向上移動(dòng)的趨勢(shì)。而較遠(yuǎn)距離存在 4mm 左右的沉降，主要是因?yàn)榭觾?nèi)降水過(guò)程中坑內(nèi)外存在較大水頭差，水頭差會(huì)使得坑外水繞著墻底部流入坑內(nèi)，引起坑外遠(yuǎn)距離沉降偏大。因此，從最大沉降量來(lái)看，與無(wú)斜撐的情況相比，有斜撐的情況地表沉降減少約 48.2% ，說(shuō)明擴(kuò)底斜撐能較大程度降低基坑外的地表不均勻沉降，減少對(duì)周邊建筑物的影響。

另外，從擋墻側(cè)移曲線（圖7）來(lái)看，設(shè)有擴(kuò)底斜撐的模型墻體側(cè)移遠(yuǎn)小于無(wú)擴(kuò)底斜撐的情況，二者墻體側(cè)移曲線變化規(guī)律也不相同：有斜撐的墻體最大側(cè)移為 12.14mm ，出現(xiàn)在距離基坑底部 3m 處，其墻體側(cè)移曲線是一個(gè)上下小、中間大的“弓\"形；無(wú)斜撐最大側(cè)移為 25.4mm ，出現(xiàn)在墻體頂部。墻體側(cè)移曲線為典型的懸臂式擋墻變形曲線。擋墻深部的側(cè)向位移逐漸減小，墻底部的側(cè)向位移約為9mm 。對(duì)比可以看出，擴(kuò)底斜撐對(duì)擋墻的頂部約束作用十分明顯，這是因?yàn)樾睋翁峁┑乃郊s束作用直接將原來(lái)頂部的 25.4mm 擋墻側(cè)移減小到了5.24mm 。從擋墻最大位移來(lái)看，有斜撐比無(wú)斜撐情況下的擋墻側(cè)移減少了約 48.3% 。因此，擴(kuò)底斜撐在抗基底隆起、控制支護(hù)墻體與土體變形等方面作用顯著。

4擴(kuò)底斜撐加固效果影響因素分析

4.1土體剛度與強(qiáng)度

軟土地基具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性弱、抗剪強(qiáng)度和承載能力低等特點(diǎn)。軟土中的基坑開(kāi)挖常常存在過(guò)大的擋墻變形、地表沉降和基底隆起等現(xiàn)象。將基本模型中的土體強(qiáng)度、剛度參數(shù)進(jìn)行整體折減，模擬在軟土中的情況，分析對(duì)比在軟土地基中擴(kuò)底斜撐的加固效果。通過(guò)將強(qiáng)度與剛度分別折減至原來(lái)土體的 75% 和50% ，即強(qiáng)度與剛度指標(biāo)分別為 1.0，0.75，0.5 ，對(duì)比強(qiáng)度與剛度指標(biāo)為1.0、0.75和0.5情況下的擴(kuò)底斜撐加固效果。

圖8為軟土與非軟土地基中的擋墻側(cè)移曲線。由圖8可見(jiàn)，剛度指標(biāo)為 1.0，0.75，0.5 時(shí)，與不設(shè)置擴(kuò)底斜撐時(shí)相比，擋墻側(cè)移變形量分別減少到45.67%.52.18% 和 59.47% 。從變形趨勢(shì)來(lái)看，未設(shè)置斜撐時(shí)為典型的懸臂式擋墻變形曲線，有斜撐支護(hù)時(shí)擋墻變形曲線發(fā)生改變，并且強(qiáng)度、剛度折減程度越大，擋墻最大側(cè)移量在有斜撐的情況下減小幅度越明顯，擴(kuò)底斜撐加固效果越好。

由圖9可見(jiàn)，剛度指標(biāo)為 1.0，0.75，0.5 時(shí)，與不設(shè)置擴(kuò)底斜撐時(shí)相比，坑外地表沉降最大值分別減少到 48.64%.56.24% 和 65.27% 。從地表沉降曲線來(lái)看，未設(shè)置擴(kuò)底斜撐情況時(shí)，坑外地表沉降為典型的“勺\"形曲線，增加擴(kuò)底斜撐后，地表沉降曲線趨于平緩。但剛度指標(biāo)折減至0.5時(shí)，曲線形狀與未設(shè)置斜撐時(shí)一致，仍然為類似的“勺\"形曲線。強(qiáng)度、剛度折減程度越大，有斜撐坑外地表沉降減少程度越大，擴(kuò)底斜撐加固效果越好。

綜上，擴(kuò)底式斜撐在軟土地基中的加固效果更加優(yōu)良和顯著，這種情況下應(yīng)聯(lián)合使用地基加固技術(shù)，控制基坑及地表整體變形。

4.2 傾斜角度

因?yàn)閿U(kuò)底斜撐頂部固定，其傾斜角度的變化直接關(guān)系到支撐長(zhǎng)度和基底嵌人位置的改變。為獲取擴(kuò)底斜撐的最優(yōu)傾斜角度范圍，建立相同條件下傾斜角度分別為 30^°、35^°、40^°、45^°、50^°、55^° 六個(gè)傾斜角度工況的擴(kuò)底斜撐模型，根據(jù)計(jì)算結(jié)果討論其最有效的布設(shè)角度。

傾斜角度對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響見(jiàn)表4。由表4可知，隨著傾斜角度的增大，斜撐的最大軸力逐漸減小，但水平方向的分力逐漸增大，豎直方向分力減小，斜撐的水平支撐作用較明顯，豎向抗拔作用減弱。樁端反力與最大軸力比值增加，說(shuō)明傾斜角度越大，斜撐的受力特點(diǎn)越接近摩擦型樁基。觀察擋墻彎矩，斜撐傾斜角度越大，擋墻彎矩越大，這是因?yàn)樾睋蔚男阅苤饾u接近水平內(nèi)支撐，不能分擔(dān)擋墻彎矩。

由圖10與圖11的最大基底隆起量和基底隆起曲線可知， 30^°～55^° 范圍內(nèi)，斜撐的傾斜角度越大，最大基底隆起量越小。從隆起曲線來(lái)看，不同角度的基底隆起量均從靠近擋墻的位置開(kāi)始增大，在接近注漿體位置時(shí)開(kāi)始減小并在注漿位置處達(dá)到最小值，隨后隆起量繼續(xù)增加至最大值。注漿位置處出現(xiàn)最小值。拐點(diǎn)前的角度越大，隆起量越大；拐點(diǎn)之后基底隆起量開(kāi)始回升并達(dá)到最大，并且角度越大隆起量越小。說(shuō)明擴(kuò)底式斜撐的側(cè)摩阻力對(duì)基底隆起變形有約束作用，由于隆起變形的最大值多位于基坑開(kāi)挖面中軸線，因此，斜撐與土層的接觸點(diǎn)越靠近開(kāi)挖底面中軸線，對(duì)隆起變形的抑制效果越明顯。但從基底隆起量來(lái)看，擴(kuò)底斜撐傾斜角度的增大對(duì)控制基底隆起的作用有限。

由擋墻水平位移曲線（圖12）可知，隨著斜撐傾斜角度的增加，擋墻的最大水平位移與頂部水平位移均減小，且最大水平位移的位置不斷向下延伸，斜撐傾斜角度超過(guò)45時(shí)，擋墻水平位移變化幅度明顯變緩。結(jié)合表3中不同傾斜角度的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力情況可見(jiàn)，斜撐的傾斜角度應(yīng)控制在 45^° ，盡量不超過(guò) 55^° ；可根據(jù)墻頂水平位移與深部水平位移的控制要求及擋墻抗彎承載力選擇合適的傾斜角度。

不同角度地表沉降情況如圖13所示，不同傾斜角度下地表沉降曲線形狀相似。在距離基坑邊界10m 范圍內(nèi)發(fā)生大幅度沉降，在達(dá)到沉降最大值后，隨著距離的增加，沉降量開(kāi)始趨于平緩。由整體沉降曲線可知，隨著斜撐傾斜角度的增加，地表沉降曲線整體上移，因擴(kuò)底斜撐傾斜角度的增大對(duì)地表沉降有控制作用，當(dāng)傾斜角度大于 45^° 時(shí)，沉降曲線的變化幅度明顯變緩，與擋墻變形曲線一致，說(shuō)明此時(shí)繼續(xù)增大傾斜角度對(duì)抑制變形效果有限。

由此可見(jiàn)，在擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐的實(shí)際工程應(yīng)用中，可在傾斜角度規(guī)范值的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)增加，這樣可對(duì)整體支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，一定程度上減小擋墻側(cè)移值和地表沉降，并改善基底隆起情況。另外，建議傾斜角度不要超過(guò)規(guī)范值 10^° （55^°） ，過(guò)大的傾斜角度會(huì)影響場(chǎng)地施工并造成材料浪費(fèi)。

5結(jié)論

擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐是一種創(chuàng)新的基坑支護(hù)方式，具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好等特點(diǎn)?；谟邢拊M計(jì)算，揭示了使用擴(kuò)底斜撐的基坑開(kāi)挖變形響應(yīng)，分析了影響擴(kuò)底斜撐變形特性的主要因素。得出以下主要結(jié)論：

1）擴(kuò)底承載式鋼管混凝土斜支撐通過(guò)端部設(shè)置加固體形成擴(kuò)底承載體，提高地基與斜支撐的承載力，在控制基坑開(kāi)挖變形方面有顯著作用，能有效控制基坑的基底隆起、擋墻側(cè)移和坑外地表沉降變形。

2）擴(kuò)底斜撐在軟土地基中效用顯著。在深厚高壓縮性軟土開(kāi)挖時(shí)，為滿足基坑和環(huán)境變形控制要求，可以聯(lián)合使用地基加固技術(shù)與擴(kuò)底式斜撐支護(hù)體系。

3）擴(kuò)底斜撐傾斜角度的增加雖然能使基坑開(kāi)挖變形量減小，但傾角的增加會(huì)使擴(kuò)底斜撐的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，從而增加成本。因此，建議根據(jù)不同的工況做出合理的選擇：對(duì)于土體位移控制要求較低的工程，可以采用傾角較小的斜支撐，以降低成本和增大施工空間；對(duì)于王體位移要求較嚴(yán)格的工程，可適當(dāng)增加擴(kuò)底斜撐的傾斜角度來(lái)控制土體位移，但斜撐的傾斜角度應(yīng)盡量控制在 55^° 以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1］周海祚，鄭剛，何曉佩，等.基坑傾斜樁支護(hù)穩(wěn)定特性 及分析方法研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2022，44（2）： 271-277. ZHOU HZ，ZHENG G，HE XP，et al.Stability characteristics and analysis method for inclined retaining wallsinexcavations[J].ChineseJournalofGeotechnical Engineering，2022，44（2）：271-277.（in Chinese）

[2]ZHOUHZ，ZHENGG，HEXP，etal.Numerical modelling of retaining structure displacements in multibench retained excavations[J].Acta Geotechnica，2020， 15（9）： 2691-2703.

[3］鄭剛，何曉佩，周海祚，等.基坑斜-直交替支護(hù)樁工作 機(jī)理分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2019，41（增刊1）：97-100. ZHENGG，HEXP，ZHOUHZ，etal.Working mechanism analysis of inclined-straight alternate supporting piles in foundation pit [J]. Chinese Journal of Geotechni cal Engineering，2019，41（Sup 1）： 97-100.（in Chinese）

[4] ZHENG G，HE XP，ZHOU H Z，et al.Performance of inclined-vertical framed retaining wallfor excavation in clay[J]. Tunnelling and Underground Space Technology，2022，130：104767.

[5] ZHENG G，GUO Z Y， ZHOU H Z， et al. Parametric studies of wall displacement in excavations with inclined framed retainingwalls[J]. International Journal of Geomechanics，2022， 22（9）： 04022157.

[6]SEO M，IM JC，KIM C，et al. Study on the applicability of a retaining wall using batter piles in clay [J]. Canadian Geotechnical Journal， 2Ol6，53（8）： 1195- 1212.

［7］王恩鈺，周海祚，鄭剛，等.基坑傾斜樁支護(hù)的變形數(shù) 值分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2019，41（增刊1）：73-76. WANG EY， ZHOUH Z， ZHENG G，et al. Numerical analysis of deformation of inclined pile support in foundation pit [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2019，41（Sup 1）： 73-76.（in Chinese）

[8] ZHENG G，LIU Z P， ZHOU H Z，et al. Behaviour of an outward inclined-vertical framed retaining wall of an excavation [J]. Acta Geotechnica，2022，17（12）： 5521- 5532.

［9］竇錦鐘，孫旻，韓磊.樁-土-斜撐組合支護(hù)基坑失穩(wěn)破 壞機(jī)理研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2022，18（增刊 1）： 448-457. DOU J Z，SUN M，HAN L. Study on instability and failure mechanism of foundation pit supported by pilesoil-diagonal brace combination [J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2022，18（Sup 1）： 448-457.（in Chinese）

[10］簡(jiǎn)浩，顧國(guó)榮，齊良鋒.基坑豎向斜支撐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)[J]. 地下空間，2004，24（增刊1）：692-694. JIAN H，GU G R，QI L F.Design of the vertical inclined brace foundation in excavation engineering[J]. Underground Space，2004，24（Sup 1）： 692-694.（in Chinese）

[11］崔永高，陽(yáng)吉寶.坑底攪拌樁和樹(shù)根樁復(fù)合結(jié)構(gòu)用作基 坑豎向斜支撐基礎(chǔ)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2001，31（10）：45-46. CUI Y G，YANG J B. Compound structure of deep mixed-in-place piles and root piles used as foundation of deep excavation diagonal brace [J]. Building Structure， 2001，31（10）： 45-46.（in Chinese）

[12]劉燕，劉俊巖，辛振宇，等.排樁十斜撐組合支撐系統(tǒng) 的換撐技術(shù)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（增刊1）： 306-311. LIU Y，LIU J Y， XIN Z Y，et al. Study on bracing replacement technology of composite bracing system with row piles and inclined braces [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，20lo，32（Sup 1）：306-311. （in Chinese）

[13]劉裕華，陳征宙，畢港.一種改進(jìn)的斜支撐體系支護(hù)某 超大深基坑的變形分析[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2011， 31（1）： 38-43. LIU Y H， CHEN Z Z， BI G. Practical study on displacements of oblique bracing supporting system in excavation of large pit [J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2011，31（1）： 38-43.（in Chinese）

[14］朱碧堂，王瑞祥，楊敏.超前斜撐排樁支護(hù)的力學(xué)特性 與分析設(shè)計(jì)[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2020，16（6）： 1763-1770. ZHU B T，WANG R X，YANG M.Behavior and design of fore-batter propped retaining piles [J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2020， 16（6）： 1763-1770.（in Chinese）

[15]張學(xué)元，肖成志，王子寒.載體樁單樁豎向承載力學(xué)性 能研究進(jìn)展[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2021，32（6）： 163-169. ZHANG XY，XIAO C Z，WANG ZH.A reviewof research on vertical bearing capacity of single pile with ram-compacted bearing sphere [J]. Journal of Water Resources and Water Engineering，2O21，32（6）： 163- 169.（in Chinese）

[16］周航，劉漢龍，丁選明，等.基于球孔擴(kuò)張理論的軟黏 土中載體樁樁端擠密加固效應(yīng)[J].土木與環(huán)境工程學(xué) 報(bào)（中英文），2020，42（6）：1-10. ZHOU H，LIU H L，DING X M，et al. Compaction and reinforcement effect at the pile end of carrier pile in soft clay based on spherical cavity expansion method [J]. Journal of Civil and Environmental Engineering，2020， 42（6）： 1-10. （in Chinese）

[17] KIM S，WHANG S W， KIM S. Pile foundation design through the increased bearing capacity of extended end pile [J]. Journal of Asian Architecture and Building Engineering，2017，16（2）：395-402.

[18]KIM S，WHANG S W，KIM S，et al. Application of extended end composite pile design inpile foundation work [J]. Geotechnical Engineering， 2Ol7，170（5）： 455-465.

[19]LIUKF，XIE XY，LUO Z，et al.Full-scale field load testing of long drilled shafts with enlarged base constructed in marine sediment [J]. Marine Georesources amp;.Geotechnology，2017，35（3）： 346-356.

[20] ZHANG Y C，YAO Y G，MA A G， et al. In situ tests on improvement of collapsible loess with large thickness by down-hole dynamic compaction pile [J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering，2020， 24（2）： 156-170.

[21] GAO G Y，GAO M，CHEN Q S，et al. Field load testing study of vertical bearing behavior of a large diameter belled cast-in-place pile [J]. KSCE Journal of Civil Engineering，2019，23（5）： 2009-2016.

[22] XU J，RENJW，WANG S H，et al. Axial uplift behaviour of belled piers in coarse-grained saline soils [J]. Advances in Civil Engineering， 2Ol8， 2018： 4735423.

[23]KONGGQ，YANGQ，LIUHL，etal.Numerical studyof a new belled wedge pile type under different loading modes [J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering，2013，17：s65-s82.

[24]KUMARA，KHATRIVN，GUPTASK.Numerical andanalytical study on uplift capacity ofunder-reamed piles in sand [J].Marine Georesourcesamp;Geotechnology，2022，40（1）： 104-124.

[25]MOAYEDIH，REZAEIA.Anartificialneural network approach for under-reamed piles subjected touplift forces in dry sand [J]. Neural Computing and Applications， 2019，31（2）：327-336.

[26]王衛(wèi)東，李青，徐中華，等.軟黏土小應(yīng)變本構(gòu)模型參 數(shù)研究與應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2023，19（3）： 844-855. WANGWD，LIQ，XUZH，etal.Investigationand application of small-strain model parameters for soft clay deposits[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2023，19（3）：844-855.（inChinese）

[27]顧曉強(qiáng)，吳瑞拓，梁發(fā)云，等.上海土體小應(yīng)變硬化模 型整套參數(shù)取值方法及工程驗(yàn)證[J].巖土力學(xué)，2021， 42（3）： 833-845. GUXQ，WURT，LIANGFY，etal.OnHSSmodel parameters for Shanghai soils with engineering verifica tion[J]. Rock and Soil Mechanics，202l，42（3）：833- 845.（in Chinese）

[28]劉書斌，王春波，周立波，等.硬化土模型在無(wú)錫地區(qū) 深基坑工程中的應(yīng)用與分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2014，33（增刊1）：3022-3028. LIUSB，WANGCB，ZHOULB，etal.Application andanalysisof hardenedsoilmodel in deep foundation pitengineering in Wuxi Area [J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2Ol4，33（Sup 1）： 3022-3028. （in Chinese）

（編輯胡英奎）