钢管桩-灌注桩复合支护下桩间土拱力学效应分析

作     者：王洪涛 刘容利 赵晓东 赵耀辉 赵万里 

作者机构：山东建筑大学土木工程学院 山东建筑大学教育部建筑结构加固改造与地下空间工程重点实验室 济南轨道交通集团有限公司 山东省物化探勘查院 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(No.52374093) 中国博士后科学基金资助项目(No.2022M711314) 山东省自然科学基金(No.ZR2022ME088) 济南市科研带头人工作室项目(No.202333054) 

主　　题：土拱效应 大主应力 桩间距 荷载分担系数 

摘      要：为研究不同类型围护桩联合作用下基坑地层土体支护力学响应特征，以济南轨道交通4号线林家庄车站基坑工程为依托，针对现场首次采用的钢管桩-灌注桩复合支护形式，构造提出了复合桩作用下地层支护应力解析分析模型与计算方法，分析了不同地层深度与桩间距下地层内部最大主应力分布特征及成拱效应规律。在此基础上，根据最大主应力支护迹线与桩间土拱轴线关系，提出了钢管桩与灌注桩间隔布设下桩间成拱分析模型，由内拱与外拱共同承担地层侧向土压力，推导了合理桩间距S和荷载分担系数λ的理论公式，并讨论了钢管桩、灌注桩的承担荷载能力关系。最后，结合具体工程实例验证了本文土拱分析模型的有效性，分析了内摩擦角、黏聚力、桩径等不同参数对合理桩间距S和荷载分担系数λ的影响规律。研究结果表明：钢管桩-灌注桩复合支护下，合理桩间距S随着内摩擦角、黏聚力、桩径的增加而增大；荷载分担系数λ随着内摩擦角及黏聚力的增加而增大，相应的外拱承担荷载的能力逐渐增强；当其它参数不变，钢管桩直径增大时，外拱承担荷载能力会逐渐减小。