摘 要 本文从护坡桩和锚索的受力状态来分析桩锚支护体系的工作性能。在桩锚支护体系中，护坡桩受到土体的主被动土压力作用产生水平位移，通过钢腰梁把桩与锚索连接在一起，通过施加预应力给锚索以主动调控护坡桩的位移，预应力则通过钢绞线传递给锚固段，锚固段再传递给深部稳定土层，形成类似于“自产自销”的现象。
关键词 桩锚支护；工作性能；深基坑
0 引言
随着我国城镇化的步伐在加快，大量人员涌入城市，致使城市的用地越来越紧张，城市中的建筑物也越来越密集，市政管线等也不断密集。基坑的四周建筑物密集，市政管线等也密集，这就给基坑的开挖支护带来了一定的难度。在这种情况下，桩锚支护以其自身具有优越于其他基坑支护方案的优点在众多基坑支护方案中脱颖而出，因为其对基坑边坡的位移控制效果好，又能为基坑的开挖和地下结构的施工提供足够的施工空间，所以桩锚支护很受城市基坑工程的欢迎。在这篇文章中，笔者将对桩锚支护体系的工作性能进行浅显的分析，希望能够给后学者一点启发。
1桩锚支护体系的优点
在深基坑中，排桩的主要作用是挡土。由于基坑内的土体被挖出，则基坑外部的土体势必向基坑内运动，排桩的存在就能阻碍这种运动，从而为基坑的进一步开挖提供可靠的安全保障。对于位移控制要求严格的深基坑来说，只有排桩的挡土作用是远远不够的，这种情况下，就需要锚索为支护桩提供合理可靠的约束刚度，对桩体的位移进行主动的调控。排桩与预应力锚有效的配合作用就能够很好的控制基坑周边的位移和沉降，以阻止基坑周边建筑物的倾斜和沉降，以及市政管线的水平位移和沉降。从桩锚支护体系的施工方面来说，排桩具有刚度大，施工节省场地，安全性高，受地下水的影响小等优点，与锚索结合对边坡的位移主动控制能力强，相比于排桩加内支撑支护体系，基坑开挖与地下结构的施工空间大，施工更为方便。总之，桩锚支护体系具备安全、可靠和适应性。
2 桩锚支护体系工作性能分析
在基坑工程中，任何支护结构都逃不过土压力的魔爪，就是说任何支护结构都受到基坑内外侧的土压力的作用，桩锚支护体系也不例外。关于桩锚支护体系的工作性能分析，就得从桩锚的受力方面入手来分析桩锚支护体系的工作性能。
1）在桩锚支护体系中，护坡桩的工作就是挡住其背后的土体，阻碍土体向基坑内运动。护坡桩主要承受来自土体和腰梁的作用力（此处不分析土体与桩的摩擦力等）。来自土体的作用力分为坑外土体作用在护坡桩上的主动土压力和坑内土体对护坡桩的被动土压力作用。腰梁作用在护坡桩上的作用力的方向是朝向基坑外侧的，对护坡桩起到挤压作用。基坑的开挖必然会导致土体的隆起，而土体的隆起对护坡桩能够起到向上抬起的作用，通过帽梁把排桩连城整体，这样用桩的自重就能够抵消很大部分桩体的抬起。但是，在基坑中，人们最关心的还是桩体的水平向位移而不是桩体的抬起。
2）锚索的工作是人为的给锚索施加预应力以主动调控基坑边坡的位移。锚索的受力主要分成两个方面，其一是自由段的预应力，另一则是锚固段受到的土体对其的作用力。锚索的锚固段是在基坑边坡潜在滑裂面之外的。如果没有对锚索施加预应力，那么锚索的自由段显然是不受土体的作用力的。一旦对锚索施加预应力，预应力是施加在锚索的自由段的钢绞线上的，预应力通过钢绞线与水泥浆体的化学胶着、摩擦、机械咬合和挤压等作用而传递给锚固浆体。锚固浆体通过与土体界面的作用，把力再传递给锚固段周围的土体。锚固体受到土体的作用力，根据作用力与反作用力的原理，那么对锚固体产生作用力的土体也必然受到锚固体对其的作用力。土体受到的锚固段的作用力则是通过土体自身传递到深部稳定土层中去。这样也就运用了土体的自稳能力，也就是土体受到锚固段的作用力通过深部土体自身的稳定性来平衡。
以上是对护坡桩和锚索分别进行受力分析，而桩锚支护体系是一个整体，在分析其工作性能时，必须得先分别把桩和锚的受力机理弄明白，然后再把桩锚联合起来分析，这样才能搞明白桩锚支护体系的工作性能。在桩锚支护体系中，护坡桩和锚索之间相互作用的连接是通过钢腰梁（在此以钢腰梁为例进行分析）来传递它们之间的作用力的。基坑中土体的开挖，对于土体来讲是一种卸载作用，这种卸载致使土体内部的应力发生变化，改变了原来土体中的应力状态。由于力的变化必然引起位移的变化，所以，基坑的开挖使坑外的土体发生向坑内的位移，护坡桩的存在就是为了阻碍土体向坑内发生的位移，从而使护坡桩受到坑内外侧的被动土压力和主动土压力的作用。桩的嵌固深度能够在一定程度上保证护坡桩的抗倾覆的稳定性，但是不能很好的控制桩身以及周边土体的水平位移与护坡桩在水平方向上的受力平衡，这样就需要锚索的作用了。锚索通过钢垫板、锚具和锁片与钢腰梁连接而施加预应力，钢腰梁因此也就受到了预应力锚索的作用，钢腰梁再把锚索对其的作用力传递给护坡桩，这样钢腰梁也就给护坡桩提供了相反于坑外主动土压力方向的挤压护坡桩的作用力。锚索的预应力则是通过张拉锚索的自由段，然后再通过锚具和锁片锁定在一个值上。预应力通过自由段的钢绞线传递给锚固段，再由锚固段传递给土体，土体再传递给深层稳定土体，利用土体自身的稳定性来平衡预应力，这就形成了类似“自产自销”的现象。
3 桩锚支护体系存在的问题
在分析护坡桩的工作性能时，谈到主、被动土压力，那么就存在这样的问题，如何确定主、被动土压力，如果土体位于地下水位线以下，那么是水土分算还是水土合算呢？对于一个具体的基坑来讲，护坡桩的间距该如何确定才安全、经济、合理。锚索的上下和左右间距又该如何确定，既能保证锚索给护坡桩提供合理可靠的约束刚度，又能不产生“群锚效应”。怎么样用统一的方法衡量锚固段与土体的作用，钢绞线与水泥浆体的作用等等，这些问题都等待着学者进一步的深入研究，笔者就不在此赘述。
4 结论
桩锚支护体系不仅具备其自身的优点，所以受到欢迎，当然也存在一定的问题。基坑的开挖对土体卸载，土体内部应力的变化引起坑内外土体对护坡桩产生主被动土压力的作用，锚索的施加能有效的主动控制护坡桩与其周围土体的位移，而预应力则通过锚固段传递给深层稳定的土体，形成类似“自产自销”的现象。
参考文献
[1]刘国彬，王卫东主编.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]徐至钧主编.深基坑与边坡支护工程设计施工经验录[M].上海：同济大学出版社，2011.
关键词 桩锚支护；工作性能；深基坑
0 引言
随着我国城镇化的步伐在加快，大量人员涌入城市，致使城市的用地越来越紧张，城市中的建筑物也越来越密集，市政管线等也不断密集。基坑的四周建筑物密集，市政管线等也密集，这就给基坑的开挖支护带来了一定的难度。在这种情况下，桩锚支护以其自身具有优越于其他基坑支护方案的优点在众多基坑支护方案中脱颖而出，因为其对基坑边坡的位移控制效果好，又能为基坑的开挖和地下结构的施工提供足够的施工空间，所以桩锚支护很受城市基坑工程的欢迎。在这篇文章中，笔者将对桩锚支护体系的工作性能进行浅显的分析，希望能够给后学者一点启发。
1桩锚支护体系的优点
在深基坑中，排桩的主要作用是挡土。由于基坑内的土体被挖出，则基坑外部的土体势必向基坑内运动，排桩的存在就能阻碍这种运动，从而为基坑的进一步开挖提供可靠的安全保障。对于位移控制要求严格的深基坑来说，只有排桩的挡土作用是远远不够的，这种情况下，就需要锚索为支护桩提供合理可靠的约束刚度，对桩体的位移进行主动的调控。排桩与预应力锚有效的配合作用就能够很好的控制基坑周边的位移和沉降，以阻止基坑周边建筑物的倾斜和沉降，以及市政管线的水平位移和沉降。从桩锚支护体系的施工方面来说，排桩具有刚度大，施工节省场地，安全性高，受地下水的影响小等优点，与锚索结合对边坡的位移主动控制能力强，相比于排桩加内支撑支护体系，基坑开挖与地下结构的施工空间大，施工更为方便。总之，桩锚支护体系具备安全、可靠和适应性。
2 桩锚支护体系工作性能分析
在基坑工程中，任何支护结构都逃不过土压力的魔爪，就是说任何支护结构都受到基坑内外侧的土压力的作用，桩锚支护体系也不例外。关于桩锚支护体系的工作性能分析，就得从桩锚的受力方面入手来分析桩锚支护体系的工作性能。
1）在桩锚支护体系中，护坡桩的工作就是挡住其背后的土体，阻碍土体向基坑内运动。护坡桩主要承受来自土体和腰梁的作用力（此处不分析土体与桩的摩擦力等）。来自土体的作用力分为坑外土体作用在护坡桩上的主动土压力和坑内土体对护坡桩的被动土压力作用。腰梁作用在护坡桩上的作用力的方向是朝向基坑外侧的，对护坡桩起到挤压作用。基坑的开挖必然会导致土体的隆起，而土体的隆起对护坡桩能够起到向上抬起的作用，通过帽梁把排桩连城整体，这样用桩的自重就能够抵消很大部分桩体的抬起。但是，在基坑中，人们最关心的还是桩体的水平向位移而不是桩体的抬起。
2）锚索的工作是人为的给锚索施加预应力以主动调控基坑边坡的位移。锚索的受力主要分成两个方面，其一是自由段的预应力，另一则是锚固段受到的土体对其的作用力。锚索的锚固段是在基坑边坡潜在滑裂面之外的。如果没有对锚索施加预应力，那么锚索的自由段显然是不受土体的作用力的。一旦对锚索施加预应力，预应力是施加在锚索的自由段的钢绞线上的，预应力通过钢绞线与水泥浆体的化学胶着、摩擦、机械咬合和挤压等作用而传递给锚固浆体。锚固浆体通过与土体界面的作用，把力再传递给锚固段周围的土体。锚固体受到土体的作用力，根据作用力与反作用力的原理，那么对锚固体产生作用力的土体也必然受到锚固体对其的作用力。土体受到的锚固段的作用力则是通过土体自身传递到深部稳定土层中去。这样也就运用了土体的自稳能力，也就是土体受到锚固段的作用力通过深部土体自身的稳定性来平衡。
以上是对护坡桩和锚索分别进行受力分析，而桩锚支护体系是一个整体，在分析其工作性能时，必须得先分别把桩和锚的受力机理弄明白，然后再把桩锚联合起来分析，这样才能搞明白桩锚支护体系的工作性能。在桩锚支护体系中，护坡桩和锚索之间相互作用的连接是通过钢腰梁（在此以钢腰梁为例进行分析）来传递它们之间的作用力的。基坑中土体的开挖，对于土体来讲是一种卸载作用，这种卸载致使土体内部的应力发生变化，改变了原来土体中的应力状态。由于力的变化必然引起位移的变化，所以，基坑的开挖使坑外的土体发生向坑内的位移，护坡桩的存在就是为了阻碍土体向坑内发生的位移，从而使护坡桩受到坑内外侧的被动土压力和主动土压力的作用。桩的嵌固深度能够在一定程度上保证护坡桩的抗倾覆的稳定性，但是不能很好的控制桩身以及周边土体的水平位移与护坡桩在水平方向上的受力平衡，这样就需要锚索的作用了。锚索通过钢垫板、锚具和锁片与钢腰梁连接而施加预应力，钢腰梁因此也就受到了预应力锚索的作用，钢腰梁再把锚索对其的作用力传递给护坡桩，这样钢腰梁也就给护坡桩提供了相反于坑外主动土压力方向的挤压护坡桩的作用力。锚索的预应力则是通过张拉锚索的自由段，然后再通过锚具和锁片锁定在一个值上。预应力通过自由段的钢绞线传递给锚固段，再由锚固段传递给土体，土体再传递给深层稳定土体，利用土体自身的稳定性来平衡预应力，这就形成了类似“自产自销”的现象。
3 桩锚支护体系存在的问题
在分析护坡桩的工作性能时，谈到主、被动土压力，那么就存在这样的问题，如何确定主、被动土压力，如果土体位于地下水位线以下，那么是水土分算还是水土合算呢？对于一个具体的基坑来讲，护坡桩的间距该如何确定才安全、经济、合理。锚索的上下和左右间距又该如何确定，既能保证锚索给护坡桩提供合理可靠的约束刚度，又能不产生“群锚效应”。怎么样用统一的方法衡量锚固段与土体的作用，钢绞线与水泥浆体的作用等等，这些问题都等待着学者进一步的深入研究，笔者就不在此赘述。
4 结论
桩锚支护体系不仅具备其自身的优点，所以受到欢迎，当然也存在一定的问题。基坑的开挖对土体卸载，土体内部应力的变化引起坑内外土体对护坡桩产生主被动土压力的作用，锚索的施加能有效的主动控制护坡桩与其周围土体的位移，而预应力则通过锚固段传递给深层稳定的土体，形成类似“自产自销”的现象。
参考文献
[1]刘国彬，王卫东主编.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]徐至钧主编.深基坑与边坡支护工程设计施工经验录[M].上海：同济大学出版社，2011.
