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本文以北京某基坑1-1支护剖面为原型通过理论设计、模型试验、数值模拟研究了钢管桩基坑支护的位移、应力、变形及对基坑稳定性的影响,对钢管桩代替钻孔灌注桩的可行性进行了研究。通过理论计算设计了6种不同直径、壁厚的钢管桩代替钻孔灌注桩进行基坑支护。选用了最大、最小直径的两种钢管桩进行了物理模型试验,试验结果表明大直径管桩单根桩打桩引起的土体水平位移、竖向位移以及作用范围均较大,但在相同支护区域内土体水平位移的累积位移值差别不大。应力监测表明,打桩引起的土体应力变化主要在桩体的下部分,小直径管桩施工造成的土体应力增幅大于大直径管桩。对锤击数的分析表明随着管入土深度的增加大,将大直径管桩打入土体的锤击数增幅大于小直径管桩,但小直径管桩的挤土效应更明显。基坑开挖模拟表明土体的水平位移变化在基坑边缘处最大,大、小两种管桩开挖引起的水平位移开挖模拟值分别为3.23 mm、10.16 mm,现场实测值中最大值约为4 mm。小直径管桩在开挖后期模型箱边缘土体有小部分垮落,大直径的管桩开挖过程中出现了土体的大范围垮落。小直径管桩保持桩后土体的整体性较好,但控制水平位移的能力较差,而大直径管桩在支护时更需要与其他支护结构结合使用。相似模拟的土体沉降趋势与实测沉降值相似,大、小两种管桩支护情况下的最终沉降值分别为-2 mm、-3.48 mm,实测最大值为-2.04 mm,根据模拟值与实测值可将土体的沉降变化分为3个阶段:沉降发展阶段、沉降过渡阶段以及沉降稳定阶段,模型试验中沉降过渡阶持续时间短。数值模拟表明,随着钢管桩直径的增大,桩体的刚度增大,桩后土体的位移、管桩承受的应力水平均变小,但钢管桩直径对基底隆起并无影响。桩后土体位移的数值模拟值、模型试验值、实测值均小于监测报警值,桩身的应力均远小于钢材的强度设计值,表明所设计的钢管桩满足控制土体位移的要求且钢管桩自身安全稳定。以直径1.0 m的钢管桩为例,分析了布置间距对基坑的影响,建议在实际工程中采用2.0D间距布置钢管桩。