超前疏排樁錨組合支護體系是在樁錨支護結構基礎上進一步優化的一種支護方式，將樁體和錨桿錨索結合形成的拉錨體系，具體做法是：在邊坡或基坑開挖前在地面上以人工挖孔或機械形成樁孔，下鋼筋籠并澆注混凝土形成樁身，然后開挖基坑到預應力錨桿或錨索位置時，制作錨桿或錨索。應用于土巖組合場地時，超前制作的樁體長度小于基坑深度，略大于土層厚度，當開挖到樁底完全出露后，樁也可稱為柱，發揮著與肋梁大致相同的作用。文獻研究了超前疏排樁（柱）錨組合支護體系的應用及其技術難點等問題，為進一步探索其承載特性及變形機理，依托某城市大型深基坑工程的實時監測數據，對該支護體系的構成、工作機理及其穩定性進行了探討，通過數值分析，得到超前疏排樁錨支護體系的變形取決于樁的嵌巖深度、持力層巖體特性及其前側巖土體寬度，研究結論為類似重要工程具有借鑒和參考作用。
1 前疏排樁的破壞特點
超前疏排樁應用在巖質基坑或土巖組合邊坡地層的情況較多，制作時樁底只嵌入巖石一定深度，當上部錨索尚未完全發揮作用時，支護體系發揮作用的僅僅是樁身的抗力，此時整個體系的穩定性與樁的可靠度息息相關。由于采用逆作法施工，當基坑開挖至樁身全部出露后超前樁只發揮肋柱的作用，此時靠近坡頂的錨索已參與受力，開始發揮一部分作用。一般來說，樁的破壞分為樁體本身的剪斷破壞和推到、傾覆破壞，其破壞形式如圖1.【圖1】
2 工程概況
基坑位于城市中心地段，場地周邊環境較為復雜?；颖眰葹槭袇^主干道，人行道邊緣距離基坑邊緣約15m;基坑西側為6層的砌體結構醫院和5~7層的砌體結構住宅，距離基坑邊緣約8m;基坑南側為5~6層的砌體結構住宅，距離基坑邊緣約7m,基坑東側為市區次干道，人行道邊緣距離基坑邊緣約16m.基坑直立開挖，施工難度很大。其平面如圖2所示?！緢D2】
2.1 工程地質與水文地質條件
基坑場地內有第四系覆蓋層（Qml、Qdl+el）和三疊系安順組（T1a1）,第四系覆蓋層主要為雜填土（Qml）和褐黃色殘積紅粘土（Qdl+el）,三疊系安順組（T1a1）主要為淺灰、灰白、紫紅色白云巖及泥質白云巖。
2.2 支護體系構成
該基坑支護體系在土層采用1.0m的鋼筋混凝土樁，樁底嵌入中風化白云巖3.0m,巖層部分采用明肋與樁底相接，在土層部分每排錨索位置設置400×400mm的橫梁，當開挖到樁底全部出露時，橫梁與樁組成井字形格構體系。在巖層部分只設置豎向的肋梁，起到對錨索受力的分配調整作用。土層部分采用10束\ue78815.2預應力鋼絞線錨索，自由段穿過巖土結合面進入中風化白云巖錨固，巖層部分采用8束\ue78815.2預應力鋼絞線錨索，超前疏排樁（柱）錨組合支護體系斷面圖和立面圖如圖3和圖4所示?！緢D3.圖4】
由于該基坑走向大致與巖層走向一致，且基坑長邊與呈東西短邊呈南北向，在開挖時便形成南北切向邊坡，東側逆向坡，西側順層邊坡，設計的超前樁間距采用3.0m,則錨索橫向間距也為3.0m,縱向間距視巖層情況而有區別，西側采用2.0m,其他三側采用3.0m.基坑支護結構成型后外觀如圖5所示?！緢D5】
3 監測結果
為了解超前疏排樁錨支護體系的變形特性，在基坑的東西南北4個方向分別布置測點，在基坑西側冠梁布置了7個測點（依次編號為W1、W2、W3,...,W7,超前疏排樁自北向南編號依次為1、2,...,26）;北側冠梁布置了8個測點（依次編號為N1、N2、N3,...,N8,超前疏排樁自西向東編號依次為1、2,...,55）;南側冠梁布置了11個測點（依次編號為S1、S2、S3,...,S11,超前疏排樁自東向西編號依次為1、2,...,61）;東側冠梁布置了3個測點（依次編號為E1、E2、E3,同時設置27根超前疏排樁，由北至南依次編號為1、2,...,27,其中24至27號超前疏排樁為基坑出渣道路）,基坑監測點詳見圖2.超前疏排樁錨支護體系頂部各測點水平位移與時間關系如圖6~圖9所示?！緢D6-圖9】
為了解超前疏排樁在施工過程中錨索的受力情況，在基坑南側、西側、北側和東側共布置錨索計，對預應力錨索應力值進行監測（布置圖詳見圖2）,監測結果如圖10、圖11所示?！緢D10.圖11】
4 數值分析
本基坑平面尺寸為174m×68m,開挖深度2.58m~30.0m（其中僅基坑南側開挖深度為30.0m）.建立模型時，基坑外側和內側土體寬度均取60m,基坑深度取60m.基坑支護結構：超前疏排樁為圓形截面，直徑1.0m,長11.0m,按開挖進度分段施工；預應力錨索為9束\ue78815.2鋼絞線，錨固體直徑150mm,長8.0m,錨固于中風化巖層中。采用MI-DAS/GTS有限元軟件建立模型，模型中巖土體為四邊形平面應變單元，網格大小按1~5m線性梯度劃分；超前疏排樁為線性梁單元，預應力錨索為植入式桁架單元，根據現場施工順序，定義施工階段：計算初始地應力\ue03c澆筑超前肋柱（位移清零）\ue03c開挖第一階\ue03c施工第一排錨索\ue03c開挖第二階\ue03c施工第二排錨索\ue03c開挖第三階\ue03c施工第三排錨索\ue03c開挖第四階\ue03c施工第一段明肋及第四排錨索\ue03c開挖第五階\ue03c施工第二段明肋及第五排錨索\ue03c……\ue03c開挖第八階\ue03c施工第五段明肋及第八排錨索。監測數據與數值計算結果對比如表1所示?！颈?】
上圖形中可以看出，數值模擬計算得到的水平位移和豎向位移的發展趨勢與現場實測數據所反映的趨勢一致，且位移量較為接近，數值模擬較為真實地反映了東側邊坡在基坑開挖過程中的變形規律，模擬計算結果可靠。
5 結論
超前疏排樁錨支護體系用于高速公路邊坡與城市基坑工程中，從應用于工程實際監測數據和數值計算結果分析得出其承載特性和變形機理，有如下結論：
（1）在對土巖結合邊坡或基坑開挖0~9m階段，超前疏排樁的受力特征類似于樁錨體系，支護結構頂部的水平位移和豎向位移均較??；在開挖大約12m以后，超前疏排樁底部部分巖體被挖除，端部約束作用顯著降低，在預應力錨索豎向分力作用下，支護結構水平位移和豎向位移驟增，引起支護結構產生較大的次生應力。
（2）在基坑開挖過程中，支護結構頂部水平位移和豎向位移最大值均出現在開挖段的中部附近，往兩端位移值逐漸減小，位移分布呈拋物線狀。
（3）監測數據和數值模擬分析均表明，超前疏排樁端部約束作用過弱是產生過大位移的主要因素之一，超前疏排樁端部約束作用的強弱與其樁嵌巖深度、持力層巖體性質、樁前側巖體寬度等因素密切相關。
（4）數值模擬分析表明：隨著超前疏排樁端部約束的增強，其水平位移和豎向位移均逐漸減小，其中，持力層巖性的影響尤為明顯；適當增加疏排樁嵌巖深度和前側巖體寬度，可以有效地減小疏排樁頂的水平位移。
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