随着我国经济的高速发展,城镇化进程的加快,软土区出现了大量浅基坑工程。由于浅基坑开挖深度不深,支护意识薄弱,极易导致工程事故发生。常规的排桩支护结构存在桩间距受桩间土体滑移失稳的限制,安全系数相对较低,基坑稳定性差,而土钉墙的支护变形难以有效控制、支护深度有限等问题。同时传统的建筑材料存在资源浪费及环境污染的问题,尤其表现在临时性的软土浅基坑支护中。毛竹是一种绿色环保、可再生易降解,同时强度短期相对稳定的建筑材料。在此背景下,本文选用毛竹管作为支护体系主要材料,为研究竹桩-锚杆体系在基坑支护工程中的工作机理、受力状态、变形特征,开展了两组室内模型试验及相应的数值模拟,在常规单排桩-土钉复合支护的基础上,提出一种齿状竹桩-土钉复合支护体系。主要工作与成果如下:(1)通过缩尺物理模型试验,模拟了单排竹桩与土钉复合支护体系作用下的基坑开挖、分步加载的过程。揭示了各阶段中单排竹桩与土钉的受力状态和变形过程。研究发现,桩体变形类似悬臂梁受荷弯曲,弯矩过渡点临近于开挖面处,并随开挖深度增加逐渐下降,竹桩中下区域受弯明显。土钉轴力呈“中间大、两边小”枣核型分布,最大轴力出现在土钉的中部区域,土钉轴力变化与开挖深度和加载量呈正比。开挖阶段地表沉降较小,而加载阶段的沉降值随荷载增加逐渐增大,最大沉降值为1.35mm,且在合理的沉降区间内。(2)通过缩尺物理模型试验,模拟了齿状竹桩-土钉复合支护体系作用下的基坑开挖、分步加载的过程。在与单排桩复合支护模型试验结果的对比中,分析了齿状布设的竹桩支护体系的受力变形特征。研究发现,基坑底面以上,桩后土压力随开挖深度的增加,先减小后趋于稳定;基坑底面以下,土压力波动幅度较小,其加载阶段的桩后土压力增量和变化幅度整体要小于单排桩复合支护体系。桩中区域的桩顶位移要大于两侧桩体位移,齿状竹桩复合支护体系的最大沉降量为0.87mm,得出新桩型复合支护设计对桩顶水平位移和基坑沉降的约束能力相对较强。齿状竹桩支护体系中的桩体的宏观变形小、压弯分布均匀,弯矩值远小于单排桩的弯矩最大值,可以抵抗更多侧向荷载。土钉的置入对沉降和面层位移均有一定抑制作用,改善了土中应力场分布,提高了基坑整体强度,总体上新桩型支护体系中的土钉锚固作用要好,基坑稳定性强。(3)通过FLAC3D数值模拟对比分析两种支护体系在理想条件下的变形规律和承载特性。研究发现,模拟结果与模型试验结果和规律特征相吻合。齿状竹桩-土钉复合支护体系大大提高了支护结构的承载能力,对控制基坑沉降、桩顶位移、面层水平移动具有良好的约束能力。同时桩体和土钉之间的相互协同作用改善了土体中应力场的分布,提高了支护结构的支护能力以及基坑的稳定性,有力的说明了新型支护体系在软土浅基坑领域的可行性与适用性,是一种较优的支护形式。