考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析_冷伍明.pdf

第 20 卷 第 4 期2023 年 4 月铁道科学与工程学报Journal of Railway Science and EngineeringVolume 20 Number 4April 2023考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析冷伍明1，姚康1，门小雄1,2，徐方1，苏辉3，成龙3，叶新宇1(1.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；2.珠海市轨道交通有限公司，广东 珠海 519060；3.上海勘察设计研究院(集团)有限公司，上海 200093)摘要：为探究基坑底部工程桩(抗拔桩和立柱桩)的作用效应，基于实测数据分析珠海某深基坑的变形特性，并通过三维有限元仿真计算，研究坑底工程桩直径、长度和纵向间距对基坑变形和地连墙内力的影响机制。研究结果表明：1)受滨海深厚软弱淤泥质地层影响，该深基坑变形相较上海、苏州和我国台湾地区的典型基坑偏大，且基坑封底后变形仍有较大增长，地下连续墙水平位移和周边地表沉降最大增量可达30%40%。2)工程桩可有效抑制基坑变形，相较无桩工况，直径0.4 m的工程桩可使地下连续墙最大水平位移减少18%，坑底最大隆起量减少20%。3)工程桩长度对基坑变形的影响存在明显的边际效应，当桩长大于1.4He时(He为基坑开挖深度)，增加桩长对地下连续墙水平位移的抑制作用不再明显，而当桩长超过2He后，增加桩长并不能有效减小坑底的隆起变形。4)工程桩纵向桩间距对基坑变形的抑制效应存在有效域，约为10D6D(D为桩径)，其中尤以桩间距由7D减小至6D时的效果最为显著。5)与变形影响机制类似，工程桩可减小地下连续墙的弯矩，最大弯矩随桩径增大而持续减小，桩长对弯矩的影响存在边际效应，桩间距对弯矩的影响存在有效域。研究成果可为基坑底部工程桩的优化设计提供参考和依据。关键词：基坑；工程桩；变形特性；现场监测；有限元分析中图分类号：TU470+.3 文献标志码：A 文章编号：1672-7029（2023）04-1347-12Analyses on deformation characteristics of coastal deep excavation considering the effect of engineering pilesLENG Wuming1,YAO Kang1,MEN Xiaoxiong1,2,XU Fang1,SU Hui3,CHENG Long3,YE Xinyu1(1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410075,China;2.Zhuhai Rail Transit Co.,Ltd.,Zhuhai 519060,China;3.Shanghai Survey,Design and Research Institute(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200093,China)Abstract:To investigate the effect of engineering piles(uplift piles and upright post piles)at the excavation bottom,the deformation characteristics of a deep excavation in Zhuhai were analyzed based on field measurements.The impact mechanism of the pile diameter,pile length,and longitudinal pile spacing on 收稿日期：2022-04-27基金项目：珠海隧道工程科技研发项目；湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ40766)通信作者：徐方(1986)，男，四川雅安人，副教授，博士，从事岩土工程及路基工程等方面的研究；Email：DOI:10.19713/ki.43-1423/u.T20220864铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 4月excavation deformations and the internal force of the diaphragm wall was analyzed via three-dimensional finite element simulations.The results show that:(1)The deformations of this excavation were greater than typical excavations in Shanghai,Suzhou,and Taiwan due to the effect of coastal deep soft silt strata,the deformation still has a large growth after the excavation base was sealed,and the maximum increments of the lateral displacement of the diaphragm wall and the ground surface settlement reached 30%40%.(2)The engineering piles can effectively suppress the deformations of excavation,compared with the no-pile case,the engineering pile with 0.4 m diameters can reduce the maximum horizontal displacement of the underground diaphragm wall by 18%and the uplift of the pit bottom by 20%.(3)There is an obvious marginal effect of the influence of the length of engineering piles on the excavation deformation.When the pile length exceeded 1.4He(He is the excavation depth),the suppression effect of increasing pile length on the lateral displacement of the diaphragm wall is no longer obvious,and when the pile length exceeds 2.0 He,increasing the pile length cannot effectively reduce the deformation of the excavation bottom.(4)The suppressing effect of longitudinal pile spacing on the excavation deformations has an effective domain,which is about 10D6D(D is pile diameter);especially when the pile spacing is reduced from 7D6D.(5)Similar to the impact on deformations,the engineering pile can reduce the bending moment of the diaphragm wall;the maximum bending moment decreases continuously with increasing pile diameter,there is a marginal effect of pile length on bending moment,and the suppressing effect of longitudinal pile spacing showed an effective domain as well.The research results can provide reference and guidance for the rational design of engineering piles at the excavation bottom.Key words:excavation;engineering pile;deformation characteristic;on-site monitoring;finite element analysis 基坑工程中，工程桩(抗拔桩和立柱桩)施工通常先行于基坑开挖。由开挖卸荷引起的地层变形会影响工程桩的承载性状，同样工程桩的存在也必然会影响基坑的变形和稳定特性。桩身承载特性事关工程安全，因而既有研究多关注于基坑开挖对工程桩的影响。胡琦等1研究发现开挖过程中桩体处于受拉状态，且拉应力随开挖深度的增加而增大，基坑开挖完成后工程桩的竖向承载力减少约30%，刚度减少约40%。LI等2基于现场试验和数值仿真研究指出卸荷效应会导致工程桩的水平承载力下降，宜综合考虑坑底土开挖卸荷后的超固结特性评估桩基的水平承载力。TONG等3基于数值仿真研究发现“坑中坑”式开挖会导致外坑底部工程桩水平承载力降低，降低幅度与桩体空间位置有关。GAO等4基于实例分析研究了立柱桩隆起量与基坑挖深、安全系数、围护结构变形量的关系，并提出了一种立柱桩上拔量的计算方法。另外，也有部分研究人员从优化设计的角度出发，研究工程桩对基坑开挖性状的影响。张翔等5基于数值计算研究，指出桩长、桩径在一定范围对基坑的回弹变形有显著的影响。俞建霖等6基于数值仿真分析发现提高桩身置换率以及合理布置工程桩位置可以有效减小基坑变形。冯虎等78研究发现位于潜在滑裂面之内的工程桩对基坑的抗隆起稳定性影响显著，在一定范围内增加桩长、减小桩间距能有效提高基坑的抗隆起稳定性。基坑变形不仅与自身稳定安全密切相关，而且对周边环境有重要影响，不少学者针对基坑的变形特性做出了大量研究。OU等9研究发现台湾地区基坑围护结构最大水平位移一般介于0.2%0.5%倍挖深之间，地表最大沉降出现在墙后 0.5 倍挖深处。HSIEH等10将地表沉降型态分为凹槽型与三角型 2 类，并指出沉降影响范围约为 4 倍挖深。刘涛11基于统计分析指出上海地区由基坑开挖引起的最大地表沉降一般出现在墙后0.50.7倍挖深处。王占生等12对苏州地区多个车站基坑资料进行总结，提出围护结构最大水平位移上限值为0.67%倍挖深，地表最大沉降上限值为0.70%倍挖深。丁勇春等13基于实测分析指出上海地区车站基坑围护结构最大水平位移介于 0.04%0.60%倍挖深之间，1348第 4 期冷伍明，等：考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析地表最大沉降约为围护结构最大水平位移的0.41.0倍。刘维正等14研究发现基坑开挖变形受空间效应影响显著，基坑长边中部变形及受力最大，为最不利部位。既有文献中考虑工程桩效应的基坑变形特性研究相对较少，针对珠海地区基坑变形特性的报道还不多见。鉴于此，本文以珠海某滨海基坑工程为背景，分析了珠海地区深基坑的变形特性；基于现场监测和PLAXIS 3D有限元仿真分析，研究了坑底工程桩长度、直径、间距对基坑变形特性的影响，对基坑支护优化设计、节省工程建设成本具有参考和指导意义。1 工程概况珠海某滨海深基坑工程位于珠海市斗门区，建设场地属于冲海积平原区和江河流域地貌区。基坑呈长条形，长约140 m，宽约40 m。基坑采用分区分层的方式开挖，由东向西依次分为工作井段、XA01段、XA02段、XA03段和 XA04段 5个区段，如图1所示。基坑采用地下连续墙为围护结构，内支撑结构包括钢筋混凝土支撑与钢支撑2种形式。坑底以下5 m范围内采用高压旋喷桩抽条加固，抽条宽度为5 m，间距为12 m，坑底施工有抗拔桩和立柱桩(均为钻孔灌注桩)。工程现场监测内容包括：围护结构深层水平位移(P)、支撑轴力(ZC)、坑外地表沉降(DB)、立柱和坑内土体回弹(HT)等，测点布置见图1。2 监测结果分析2.1地连墙水平位移基于XA03段和XA04段基坑监测数据分析基坑变形特性。XA03段挖深He为18 m，共设置5道支撑，分5层开挖；XA04段挖深He为15.5 m，共设置 4 道支撑，分 4 层开挖。选取测斜孔 P54，P55，P56和P57(见图1)，分析地连墙的水平位移；其中，P54 属于 XA03 段，P55，P56 和 P57 属于XA04段。各测点地连墙的水平位移如图2所示。由图2可见，4个测点处地连墙的变形模式均表现为典型的内凸型；得益于钢筋混凝土支撑及围檩提供的较大支撑刚度，地表处地连墙的水平位移均较小。4 处 地 连 墙 开 挖 阶 段 的 最 大 水 平 位 移 分 别 为0.77%He，0.78%He，0.25%He和 0.63%He；其中P56测点位于基坑角部，受角隅效应影响，变形最小；P54和P55测点位于基坑长边，受长边效应影响，变形最大；P57测点位于基坑短边，变形介于两者之间。单位：mm图1基坑分区及测点布置图Fig.1Subsections of excavation and layout of monitoring points1349铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 4月OU等9,12-13的统计结果表明，我国台湾地区、苏州地区和上海地区基坑围护结构最大水平位移分别约为 0.14%0.68%He，0.13%0.67%He与0.04%0.60%He，均小于本工程的最大监测值。我国台湾地区与苏州地区软土以粉质黏土为主，力学性质相较淤泥质土偏好，上海地区软土类型虽以淤泥质土为主，但其分布厚度一般为 1020 m15，小于本工程的3035 m，因此以上3地典型深基坑地连墙的变形也比本工程小。图 2表明底板浇筑后基坑的变形仍未收敛，10 d 内 4 处地连墙的最大水平位移分别增长了 10.0%，14.9%，28.4%与 7.8%，这部分变形主要由土体的流变行为16以及相邻部分基坑(XA01 段和 XA02 段)的开挖引起。2.2墙后地表沉降图3为P54，P55和P56测斜点墙后地表沉降测点DB-72，DB-73和DB-74的监测数据。由图3可知，开挖前期，DB-72处地表沉降模式表现为三角1XA03段第1次开挖；2XA03段第2次开挖；3XA03段第3次开挖；4XA03段第4次开挖；5XA03段第5次开挖；6XA03段封底后10 d；7XA04段第1次开挖；8XA04段第2次开挖；9XA04段第3次开挖；10XA04段第4次开挖；11XA04段封底后10 d(a)P54；(b)P55；(c)P56；(d)P57图2地连墙水平位移监测结果Fig.2Measured lateral displacement of the diaphragm wall1XA03段第1次开挖；2XA03段第2次开挖；3XA03段第3次开挖；4XA03段第4次开挖；5XA03段第5次开挖；6XA03段封底后10 d；7XA04段第1次开挖；8XA04段第2次开挖；9XA04段第3次开挖；10XA04段第4次开挖；11XA04段封底后10 d(a)DB-72；(b)DB-72；(c)DB-73图3地表沉降监测结果Fig.3Measured ground surface settlement1350第 4 期冷伍明，等：考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析型，随开挖深度增加逐步过渡至凹槽型，而DB-73和DB-74处地表沉降始终表现为凹槽型。3处地表沉降最大值分别为 0.59%He，0.47%He，0.40%He，小于文献12和13提出的上限值(0.7%He)，但大于统计平均值(0.3%He)。沉降最大值均出现在墙后约0.67He处，与刘涛11得出的统计区间(0.50.7 He)一致，同时也处于HSIEH等10提出的主要影响区范围内(02 He)。同样，在浇筑底板后的10 d内，地表沉降仍在发展，较最终开挖阶段分别增长了 17.9%，43.8%和 30.8%。此阶段墙后地表的沉降增量主要由地连墙侧移变形引起的地层损失导致；另外，降水使得坑外水位有少许下降，基坑封底时由水位下降所致的土体固结尚未完成，导致封底后墙后地表沉降进一步发展，因此其增长幅度要大于地连墙水平位移的增长幅度。综上分析可知，珠海地区地层和基坑变形特性与苏州、上海等地区存在一定差异。珠海地区基坑工程建设中，不可盲目照搬借鉴其他地区经验，需结合具体工程，加强监测和风险管控。另外，开挖完成并封底后，该滨海深基坑的变形仍有较大增长，因此底板浇筑完成后应及时施作主体结构，以抑制此类变形。3 有限元模型3.1模型的几何尺寸与边界条件该滨海深基坑呈长条形，本文以XA03段P54和 P60测斜孔所在断面为例，采用 PLAXIS 3D 有限元软件建立三维数值仿真模型。该段基坑挖深He为18 m，宽度B为39 m，支护结构及地层分布如图4所示。监测断面位于2道钢筋混凝土支撑之间，支 撑 间 距 为 8.5 m，模 型 纵 向 长 度 取 为17 m。一般认为墙后 4 倍挖深范围内为沉降影响区10，坑底以下 2 倍挖深范围内为回弹影响区17，故模型中地下连续墙到侧边界的距离取为 80 m(4 He)，基 坑 底 部 到 下 边 界 的 距 离 取 为 60 m图4XA03段基坑断面图Fig.4Cross-section of subsection XA031351铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 4月(2He)。模型的整体尺寸为200 m17 m80 m(x-y-z轴)。模型底部为固定边界，顶部为自由边界，其余边界约束法向位移。模型的几何尺寸与网格具体如图5所示。3.2土体与结构模型采用硬化土(HS)模型模拟软土地层。HS模型中土体的有效黏聚力(c)和有效内摩擦角()通过固结不排水三轴压缩试验获得。HS模型中土体的刚度参数包括三轴排水试验的割线模量Eref50，固结试验的切线模量Erefoed和卸载-重加载模量Erefur。既有研究表明1820，缺少相关试验情况下，土体的Erefoed和Eref50可 根 据 其 与Es1-2的 经 验 关 系 按Erefoed=(0.8 1)Es1-2，Eref50=(12)Erefoed确定；另外，受土体种类和软硬程度影响显著，Erefur的取值具有较强的差异性，一般可在(310)Eref50内取值。本文结合工程监测数据，通过参数分析获得了适合珠海地区的HS模型刚度参数，结果如表1所示。另外，采用摩尔库伦模型模拟水泥加固土，弹性模量为150 MPa，不排水抗剪强度为350 kPa。地下连续墙厚度为1 m，入土深度为50 m，采用 线 弹 性 板 单 元 模 拟，每 延 米 抗 弯 刚 度 EI=2.1106 kNm2。内支撑结构共5道，采用线弹性梁单元模拟；第1道为1 000 mm800 mm钢筋混凝土支撑，水平间距 8.5 m 轴向刚度 EA=20.2106 kN；第25道为直径800 mm，壁厚20 mm的钢支撑，水平间距3 m，轴向刚度EA=8.24106 kN。第25道支撑分别预加轴力(Fps)440，420，310和370 kN。工程桩直径为 0.8 m，长度为 35 m，纵向间距为8.5 m；由于结构单元难以考量桩对土的置换效应，且其极限侧摩阻力需人工计算后输入，为更好反映工程桩对基坑变形的影响，采用实体单元模拟工程桩，其弹性模量为24 GPa。考虑混凝土受力开裂以及钢支撑重复使用的影响，以上结构的刚度参数均在标称值的基础上折减20%21。3.3施工工况模拟基坑开挖按照先撑后挖的顺序循环进行，地下连续墙和工程桩施工、地基加固及坑内降水于基坑开挖前完成。开挖阶段坑外 3 m 范围内施加40 kPa均布荷载以考虑工程车辆及临时堆土的影响22。通过将坑内开挖部分土体的水力条件设为“干类组”，并以“内插”模式定义未开挖部分土体的水力条件，以模拟降水完成后的最终水力状图5三维有限元模型网格Fig.5Mesh of the three-dimensional finite element model表1土体参数Table 1Parameters of soils土层编号1-11-42-22-2-12-34-3/(kNm3)17.318.017.517.118.119.8c/kPa20.02.013.311.919.11.0/()20.030.017.611.525.035.0Erefoed/MPa6.713.52.22.03.040.4Eref50/MPa6.713.52.22.43.640.4Erefur/MPa33.640.46.619.228.8121.41352第 4 期冷伍明，等：考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析态。具体的施工工况如表2所示。3.4模型验证图6为最终开挖阶段地连墙水平位移和墙后地表沉降的仿真结果与监测数据对比图。由图 6可见，不论是地下连续墙变形挠曲线还是坑外地表沉降曲线，仿真结果与监测数据均吻合良好，说明建立的有限元模型能较好地反映该滨海深基坑的变形特性。另外，地连墙顶部和底部(50 m深处)的水平位移均较小，最大水平位移则出现在坑底以下约35 m处；周边地表最大沉降出现在墙后约 1215 m 处，墙后 2.5He距离外地表的沉降已较小。4 工程桩对基坑变形特性的影响4.1桩身直径的影响本文选取桩身直径 D，桩长 L和纵向(基坑长度方向)桩间距S 3个变量研究工程桩对基坑变形特性的影响。当研究其中1个变量时，另外2个变量与实际工况(即 D=0.8 m，L=35 m，S=8.5 m)保持一致。针对桩身直径设计5种工况，即D=0.0(无桩)，0.4，0.8(实际工况)，1.2和1.6 m。图7为不同桩径工况下基坑的变形曲线；图中，测点深度h，地下连续墙水平位移H，坑底隆起V采用挖深He进行归一化，墙后测点到坑边距离x采用基坑宽度B进行归一化。图7(a)表明工程桩能有效抑制开挖面以下地连墙的变形，直径0.4 m的工程桩可使最大水平位移减少18%，此后桩径每增加0.4 m，最大水平位移减少约11%。另外，随桩径增加，地连墙最大水平位移出现的深度随之减小，二者近似呈线性规律变化。增加桩径能有效提升桩身置换率和桩身的抗弯刚度，增大了被动区所能提供的抗力，因此能减小地连墙的变形。对整个基坑支护系统而言，上部支撑刚度不变，下部被动区刚度增大，约束增强，地连墙最大水平位移出现深度相应上移。由图7(b)可知工程桩亦能有效抑制坑底的隆起变形，采用0.4 m工程桩的坑底最大隆起量较无桩时减少20%，此后桩径每增加0.4 m，可使最大隆起量减少约 13%。由于基坑的插入比较大(达1.78)，开挖至坑底时，墙趾附近的土体未发生塑性流动；因此，坑底的隆起变形主要由地连墙侧移导致的挤压变形及卸荷回弹变形组成，工程桩通过抗弯抵抗侧向挤压变形，通过抗拉抑制卸荷回弹变形。表2基坑施工工况Table 2Construction procedures of the excavation阶段1234567施工内容施工地连墙、首道支撑、工程桩、地基加固降水至坑底标高以下1 m开挖至5 m，施工第2道支撑并施加预应力开挖至10 m，施工第3道支撑并施加预应力开挖至13 m，施工第4道支撑并施加预应力开挖至15 m，施工第5道支撑并施加预应力开挖至18 m(a)地连墙水平位移；(b)地表沉降变形图6基坑变形曲线仿真与实测对比Fig.6Comparison between computed and measured deformation curves of excavation1353铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 4月图8为不同桩径工况下地连墙的弯矩图。由图可知工程桩同样能有效减小地连墙的最大弯矩，相较无桩工况，直径0.4 m的工程桩使最大弯矩减少约 22%。最大弯矩出现在 2025 m 深度范围，与地连墙最大水平位移出现位置相似。支撑架设部位曲线斜率发生突变。坑底抽条加固底部处地连墙弯矩有所减小，说明坑底加固能起到一定的“暗撑”作用。增加工程桩直径时，地连墙的反弯点位置有所上升，但总体而言，有桩工况与无桩工况下地连墙的受力形式基本一致，最大弯矩均出现在坑底以下。4.2桩身长度的影响针对桩身长度设计 6 种工况，即 L=0(无桩)，15，25，35(实际工况)，45和55 m。图9为不同桩长工况下基坑变形曲线。由图9(a)可见，增加桩长对地连墙侧向变形的抑制作用存在明显的边际效应。当桩长从 0 增加至 15 m 时及从 15 m 增加至25 m时，地连墙最大水平位移均减少约13%，而当桩长由25 m增加至35 m时仅减少了2.2%，桩长超出 35 m 后地连墙最大水平位移基本保持不变。当桩长较小时，桩体会随土体水平变形发生一定的水平刚体位移，无法有效抑制墙体的水平位移。随着桩长增长，有部分桩身嵌入地层水平变形的弱影响区，此时上部桩体的位移受到下部桩体嵌固效应的限制较大，工程桩对地连墙水平位移的抑制作用增强。然而，当桩长超过25 m(1.4He)后，地连墙最大水平位移基本保持不变，说明此时增加工程桩嵌入弱影响区的长度并不能有效抑制地连墙的水平位移。图9(b)表明增加桩长对于坑底隆起变形的抑制作用亦存在边际效应。当桩长从0增加至15 m时及从 15 m 增加至 25 m 时，最大隆起量均减少约12%，而当桩长从25 m增加至35 m时，最大隆起量仅减少4.9%；桩长超过2.0He后，坑底隆起变形几乎不再随桩长的增加而减小。图10为不同桩长工况下地连墙的弯矩图。由图8不同桩身直径下地连墙弯矩图Fig.8Bending moment of diaphragm under different pile diameters(a)地连墙水平位移；(b)坑底隆起变形图7不同桩身直径下基坑变形曲线Fig.7Excavation deformation curves under different pile diameters1354第 4 期冷伍明，等：考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析图可知，与对基坑变形的影响类似，增加桩长能减小地连墙的最大弯矩，但同样存在边际效应，桩长超过 35 m(2.0He)后，地连墙最大弯矩基本不再随桩长的增加而减小。4.3纵向桩间距的影响针对纵向桩间距(下称桩间距)设计 5种工况，即 S=17，8.5(实际工况)，5.7，4.2 和 3.4 m，对应于模型纵向(y轴)分别设置1，2，3，4和5根工程桩。图11为不同纵向桩间距工况下基坑变形曲线。图12为基坑变形最大值随桩间距的变化曲线；其中，桩间距采用桩径D进行归一化。综合图11和图12可知，减小桩间距可有效抑制地连墙的水平位移和坑底隆起变形；当桩间距从21.3D(17 m)减小为10.6D(8.5 m)时，地连墙的最大水平位移与坑底最大隆起量分别降低了14.9%与19.1%；而当桩间距从10.6D减小为5.3D(4.2 m)时，二者的降低量则分别达到32.4%与62.9%，其中降低幅度最大的桩间距区间为 7.1D 到 5.3D。当桩间距减小至 7D时，工程桩与土体之间倾向于产生了一种特殊的“群桩效应”，桩间土受桩体的“夹持作用”，回弹隆起量大幅降低。同时，相邻桩的变形随桩间土发生联系，呈现一定的整体变形趋势，群桩整体的抗弯能力得到有效提高，地连墙的水平位移随之减小。当桩间距大于6D时，变形最大值与桩间距的关系可近似用对数函数表示(见图12)。由图12中曲线斜率的变化可知，当桩间距小于6D时，减小桩间距仍可进一步抑制地连墙的水平位移和坑底隆起变形，但曲线斜率呈现明显的减小趋势，表明桩间距减小的变形抑制效应亦存在边际效应。以上分析说明纵向桩间距的影响效应存在有效域，约为 10D6D，该范围内，桩间距越小，对地连墙水平位移和坑底隆起变形的抑制效应越显著。工程设计时宜适当调整工程桩的布置，使其纵向桩间距位于有效域内。图13为不同纵向桩间距工况下地连墙的弯矩图，表明桩间距对地连墙最大弯矩的影响同样存在有效域。随桩间距减小，坑底以下最大弯矩减(a)地连墙水平位移；(b)坑底隆起变形图9不同桩身长度下基坑变形曲线Fig.9Excavation deformation curves under different pile lengths图10不同桩身长度下地连墙弯矩图Fig.10Bending moment of diaphragm wall under different pile lengths1355铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 4月小，坑底以上最大弯矩增加，当桩间距小于6D时最大弯矩出现在坑底以上，此时减小桩间距无法减小地连墙所受最大弯矩，但可使坑底以下墙体弯矩进一步减小。5 结论1)珠海某深基坑工程地处深厚淤泥质地层，地质条件较苏州、上海等地更为恶劣，其基坑变形特性与上述地区存在一定差异，且相对偏大。基坑封底后，地连墙和周边地表沉降最大增量可达30%40%，且地表沉降增幅大于地连墙水平位移增幅。珠海地区基坑建设中，宜结合具体工程，加强监测和风险管控。2)工程桩可有效抑制基坑变形，并减小地连墙所受弯矩。地连墙最大水平位移、最大弯矩及坑底最大隆起量随桩径增加而减小，其中直径0.4 m 工程桩相较无桩工况可使三者减少 18%，22%和20%；另外地连墙的最大水平位移深度随桩径增加近似线性减小。3)工程桩长度对基坑变形和地连墙弯矩的影响存在明显的边际效应。当桩长大于1.4He时，增加桩长对地连墙水平位移的抑制效应不再明显；当桩长超过2He后，增加桩长并不能有效减小坑底隆起变形和地连墙最大弯矩。4)工程桩纵向桩间距对基坑变形的抑制效应存在有效域，约为10D6D，其中尤以7D6D桩(a)地连墙水平位移；(b)坑底隆起变形图11不同纵向桩间距下基坑变形曲线Fig.11Excavation deformation curves under different longitudinal pile spacings图12不同纵向桩间距基坑变形最大值Fig.12Maximum excavation deformation for different longitudinal pile spacings图13不同纵向桩间距下地连墙弯矩图Fig.13Bending moment of diaphragm wall under different longitudinal pile spacings1356第 4 期冷伍明，等：考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析间距范围效果最为显著；此外，当桩间距大于6D时，地连墙最大水平位移和坑底最大隆起量随桩间距减小近似呈对数函数规律减小。桩间距对地连墙弯矩的影响亦存在有效域，且减小桩间距可改变墙体最大弯矩出现位置。参考文献：1胡琦,凌道盛,陈云敏,等.深基坑开挖对坑内基桩受力特性的影响分析J.岩土力学,2008,29(7):19651970.HU Qi,LING Daosheng,CHEN Yunmin,et al.Study of loading characters of pile foundation due to unloading of deep foundation pit ExcavationJ.Rock and Soil Mechanics,2008,29(7):19651970.2LI Hongjiang,TONG Liyuan,LIU Songyu.Effect of excavation unloading on p-y curves for laterally loaded pilesJ.Computers and Geotechnics,2018,104:131139.3TONG Liyuan,LI Hongjiang,HA Si,et al.Lateral bearing performance and mechanism of piles in the transition zone due to pit-in-pit excavationJ.Acta Geotechnica,2022,17(5):19351948.4GAO Yanbin,DING Zhouxiang.Case study of post uplift in deep excavation of a subway station in thick soft clay using long pile foundationsJ.Underground Space,2022,7(2):254267.5张翔,刘松玉,吴恺,等.工程桩对基坑回弹变形影响的数值模拟分析J.岩土工程学报,2021,43(S2):1114.ZHANG Xiang,LIU Songyu,WU Kai,et al.Numerical analysis of influences of engineering piles on rebound deformation of foundation pitJ.Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2021,43(S2):1114.6俞建霖,徐山岱,龙岩,等.软土地基中基坑内工程桩对开挖性状的影响J.沈阳建筑大学学报(自然科学版),2020,36(3):474482.YU Jianlin,XU Shandai,LONG Yan,et al.Influence of engineering piles in foundation pit on excavation behavior in soft groundJ.Journal of Shenyang Jianzhu University(Natural Science),2020,36(3):474482.7冯虎,刘国彬.考虑工程桩影响软土深基坑隆起破坏的数 值 模 拟 研 究 J.岩 土 工 程 学 报,2011,33(S2):314320.FENG Hu,LIU Guobin.Numerical simulation of failure mechanism of deep foundation pits in soft soil considering impact of pilesJ.Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2011,33(S2):314320.8胡康俊,丰土根,张福海.考虑工程桩影响的软土深基坑抗隆起稳定性分析J.三峡大学学报(自然科学版),2015,37(3):5257.HU Kangjun,FENG Tugen,ZHANG Fuhai.Analysis of basal heave stability of deep excavations in soft clays considering impact of foundation pilesJ.Journal of China Three Gorges University(Natural Sciences),2015,37(3):5257.9OU C Y,HSIEH P G,CHIOU D C.Characteristics of ground surface settlement during excavationJ.Canadian Geotechnical Journal,1993,30(5):758767.10 HSIEH P G,OU C Y.Shape of gro