随着城市化进程的不断加大,各类地下工程应运而生,带来了大量复杂各异的基坑工程,为了满足各种不同的基坑支护要求,基坑工程的支护方式也与时俱进不断革新。钻孔咬合桩作为一种新型的支护形式,有着整体刚度大、止水性好、作业方便、经济环保等优点,具有较好的应用前景。咬合桩最先在我国的东南沿海地区引入使用且有较多的成功案例,但在兰州等我国西北黄土地区应用案例不是很多,但在以上地区某些特定工程如兰州邻近黄河的基坑工程中运用咬合桩支护具有较大的适用价值,由于基坑工程的区域性特点强,许多东南沿海地区的经验不能全盘复制,因此本文研究咬合桩在兰州地区基坑工程中的使用具有较大意义,为咬合桩在兰州等西北地区同类工程中的使用提供经验和参考。本文采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法进行研究,以甘肃省兰州市某大桥主塔基坑支护为研究背景,对深基坑的支护形式和变形理论及咬合桩相关的设计理论和施工方法进行了研究,首先运用理正深基坑对本工程基坑的设计方案进行了验证,然后根据工程的现场监测数据得出支护桩体的水平位移变化规律和桩后土体的沉降变形规律,之后利用ABAQUS软件创建基坑的开挖模型,得出相关的基坑变形数据与基坑的实测数据进行对比分析,验证所建模型的可靠性。最后在此模型的基础上研究咬合桩在改变咬和量大小、素混凝土桩砼强度、桩径和桩体的嵌固深度这四种因素的情况下,对咬合桩性能的影响程度,并分析各种因素的影响权重和给出相应建议值,为以后本地区类似悬臂支护咬合桩工程的设计施工提供参考与指导。研究得出如下结果:(1)咬合桩在距离黄河较近高水位的悬臂开挖基坑工程中使用效果较好,其支护和止水作用均能满足基坑设计要求。(2)桩径因素对咬合桩性能影响显著,桩径从800mm增加到1200mm过程中,桩体最大水平位移总减小38.97%且各梯度减小幅度基本较为平均,土体沉降的减小幅度处于10%左右,桩径的增大可以明显减小基坑的相关变形,在咬合桩设计中桩径应是提高支护桩体性能的关键因素。(3)咬合量对咬合桩性能具有一定的影响,随着咬合量的增大桩体的变形也逐渐减小,但当咬合量增大到250mm后基坑变形减小的幅度就很微弱,随着咬合量的增大桩体最大水平位移减小幅度从21%降低到了3%,综合实际施工和工程安全方面的角度咬合量建议取值为250mm。(4)素混凝土桩砼强度对咬合桩性能影响有限,提高素桩砼强度对基坑变形的减小贡献度有限。在各梯度砼强度增加的过程中桩体最大水平位移和土体沉降平均减小幅度在3%左右,收益与经济成本提升不成正比,因此设计中可以尽量不考虑此因素的影响,但在实际工程中素混凝桩砼强度不可设置的太低,如果两桩混凝土强度相差太大较易发生剪切破坏,根据实际工程经验砼强度等级选取C15较为合理。(5)桩体的嵌固深度对悬臂开挖基坑影响较大,本工程嵌固深度从5m增大到9m时,状体最大水平位移减小25%而从9m到13m的过程中仅减小10%,土体沉降的减小幅度从20%降低到了4.9%,因此在一定范围内加大桩体的嵌固深度对控制基坑变形有积极贡献,但过分增大深度收益效果一般且造成资源浪费。(6)由工程实践可知,在6-10m深的基坑工程中适合悬臂开挖,根据本文的工程经验,对兰州类似靠河高水位悬臂开挖的基坑工程的咬合桩设计给出各因素的建议值:咬合量为250mm,桩径1100mm或1200mm,素桩混凝土强度为C15,桩体的嵌固深度为H(基坑深度)。