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摘要：伴随当前城市化进程的进一步加快，工程项目也迅速增多。在这样的环境下，组合型长短桩以其独特的优势在基坑支护中获得了广泛的应用。基于此，本文从广州市一基坑支护工程出发，主要探讨了组合型长短桩在基坑支护中的研究及应用，希望能够有效促进基坑支护工程的进一步发展。
关键词：长短桩支护；基坑支护；组合型
引言：
2
一、研究背景及意义
随着工程建设迅速发展，地下室规模日益增大，尤其临海、临江地区多为冲积、海陆互相地层，土质较差，基坑支护成本较高，多为灌注桩+内支撑或者地连墙+内支撑[1]。根据现行规范要求，常规做法是进行分段配筋以节减成本，但支护桩成孔和砼用量仍然巨大，不足以达到理想的优化量[2]。如果能将下部弯矩较小那段设置成长短桩，长桩依然能满足上述一些稳定性要求，则短桩与长桩共同承受土压力产生的弯矩，可以达到较大优化量[3]。根据现行规范计算，软件计算局限性，无法进行长短支护桩验算，假定按长桩进行常规验算，上部弯矩剪力较大部位对桩径配筋影响很大，而且现行规范要求支护桩桩间净间距不能超出桩径，为了完美解决这个问题，我们假设长桩抵抗弯矩剪力，短桩保证隆起、稳定性和抗倾覆等满足要求，将根据现行规范验算内容拆分两部分来验算，支护桩结构承载为一部分，倾覆和稳定性、隆起等验算为一部分，并依托本项目做出现场实测，统一验证理论可靠度。
二、组合型长短桩在基坑支护中的研究及应用
2.1长短桩支护结构设计计算研究方法
2.1.1计算模型
在基坑支护中，结构设计的是支撑式支挡，包含挡土结构、含锚索的内支撑等。针对挡土结构，用的是弹性支点法，针对挡土结构体系下的土压力，基于弹性支点法，建立起计算模型。从挡土结构向内支撑的所传输荷载，初步取挡土结构下的支点力，并在分析整个挡土结构、锚索内支撑时，注意对彼此变形之间的协调改进。
2.1.2支护桩内力计算原理
（1）坑底之上的支护桩（墙）
取微分单元体：
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图1力平衡图
根据图1的力平衡条件有：
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图2力平衡图
根据图2中的力平衡条件：.png)
据微分关系，得出挠曲线相应的微分方程式子：
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以上式中：
EI——支护桩（墙）系列下的抗弯刚度（单位kN·m2）；
m——水平抗力下地基土的比例系数大小（单位：MN/m4）；
b0——抗力计算宽度（m）；
z——支护桩（墙）顶部至计算点的距离（m）；
y——支护桩（墙）水平变形（m）
ba——支护桩（墙）计算宽度（m）。
2.1.3支护结构稳定性计算
（1）抗倾覆稳定性验算
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式中：Kem──嵌固稳定安全系数；
za2、zp2──基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至支点的距离（m）。
（2）整体稳定性验算
针对锚拉式支挡体系，稳定性需要满足下列规定要求：
其中：Ks表示稳定滑动圆弧下的安全系数；
Ks，i表示第i个圆弧的滑动和抗滑两种力矩之间的比值；最小的比值宜搜索不一样圆心、半径的潜藏存在的滑动圆弧才能确定下来；
cj、φj表示第j土条滑弧面位置的土粘聚力（单位kPa）、系统内摩擦角（单位°）
bj表示第j土条的实际宽度（单位m）；
θj表示第j土条滑弧面位置中点法线相较于垂直面所得的夹角（单位°）；
lj表示第j土条位置的滑弧段长度（单位m），注意lj等于bj/cosθj；
qj表示在第j土条上综合作用的附加标准荷载值（单位kPa）；
ΔGj表示第j土条结构的自重（单位kN），选取天然重度；
Uj表示滑弧面上第j土条对应的孔隙水压力（单位kPa）；
Γw表示地下水重度（单位kN/m3）；
hwa，j表示坑外存在的地下水位一直到第j土条滑弧面位置中点对应的垂直距离（单位m）；
hwp，j表示从坑内地下水位一直到第j土条位置滑弧面中点对应的垂直距离（单位m）；
R’k，k表示第k层锚杆的极限拉力值（单位kN）；注意在滑动面外锚杆的锚固体所具有的极限抗拔力标准值和受拉承载力规范标准值直接（也即fptkAp或fykAs），需要选取较小值为佳；
Αk表示第k层锚杆对应的倾角（单位°）；
sx，k表示第k层锚杆存在的水平间距（单位m）；
ψv表示计算系数；根据ψv＝0.5sin（θk＋αk）tanφ进行取值；φ是指第k层锚杆和整个滑弧交点位置的土存在的内摩擦角。
（3）抗隆起验算
式中：Khe──抗隆起安全系数；
γm1表示基坑外挡土底面上面土存在的重度（单位kN/m3）；
γm2表示基坑内挡土底面上存在的土重度（单位kN/m3）；
D表示基坑底面一直到挡土底面存在的土层厚度（单位m）；
h──基坑深度（m）；
q0──地面均布荷载（kPa）；
Nc、Nq——承载力系数；
c、φ表示挡土底面下存在土的粘聚力（单位kPa）、体系内摩擦角（单位°）；
基于最下层支点的轴心滑动圆弧模式，可根据下式，来统一验算整体的抗隆起稳定度：
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其中：KRL表示最下层支点体系轴心对应的滑动圆弧安全结构稳定系数值。
cj、φj表示在滑弧面上第j土条位置土的粘聚力（单位kPa）、体系内摩擦角（单位°）；
lj表示第j土条位置的滑弧段长（单位m），注意lj等于bj/cosθj；
qj表示在第j土条上作用下的标准分布荷载附加值（单位kPa）；
bj表示第j土条对应的宽度（单位m）；
θj表示滑弧面第j土条中点位置的法线相交于垂直面所得的夹角（单位°）；
ΔGj表示第j土条对应的自重（单位kN），取天然重度。
2.2实验性设计和应用探讨
本依托项目创新采用上述方法独立验算长短桩，并进行设计、实施应用，还邀请华南理工大学莫海鸿教授现场评审基坑方案，并进行了咨询，莫教授对该想法提出了建议并且认同值得研究。根据现场不同地质条件和支护方式选，取了适当位置进行埋设测试仪器进行数据采集，由于是基于试验和超前应用于实际，同样做了应急准备才执行。
据实测分析结果显示，长短桩支护体系可行，将短桩进行结构验算和长桩进行稳定性验算拆分原理基本可行，但会受到土质、支点设置、被动区加固等影响，不能片面套用，需要结合实际，保证变形协调最为关键。上述理论都是在桩间距在规范要求内讨论，超出规范要求的间距设置长短桩有待更多学者研究。
三、结语
总之，长短桩研究理论逐渐趋于成熟，将这种组合型桩基应用于实际，可以节减大量钢筋混凝土，并且减少泥浆排放，节省成本，保护环境。在基坑支护中，应积极应用这种组合桩，以节省桩基，达到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]杨德新.软土区基坑长短桩组合支护结构特性研究[J].工程机械与维修，2020，No.295（06）：90-92.
[2]曹慧、许利东、王晓曙、杨小兵.长短双排桩在基坑支护工程中的应用研究[J].施工技术，2020，v.49（S1）：105-108.
[3]梁耀俊.长短桩组合围护结构在深厚软土基坑中的应用[J].福建建设科技，2019，166（03）：28-29.