近年来,河南省会郑州市借着中原崛起国家战略,居于中原经济区发展的核心地位,使得郑州的发展迈上了更高的台阶,而国家中心城市的申请更是为郑州的发展带来巨大的活力。一系列政策的实施,使得郑州的城市化进程步入了高速发展的道路,郑州的城市人口密集度增大,与之相伴的就是建筑业的迅猛发展,建筑物也愈发的密集、基坑越来越深、面积越来越大、周围的施工环境愈发复杂。这些因素都将给基坑工程带来重大挑战。排桩是基坑工程中应用广泛的一种支护结构,但大量工程实例表明,传统的竖直支护桩桩身弯曲变形较大,致使支护桩的应变、弯矩过大,而且上部桩身承受的主动土压力随着基坑深度的增加其增大趋势非常明显。因此,在传统竖直桩的应用中,要么桩身设计比较保守,使得桩身实际承载力远小于其设计值,不能充分发挥支护桩的支护性能,从而造成浪费;要么在工程中由于承受土压力过大而引发工程事故。这些问题的出现都不符合社会经济的发展和土力学发展的方向。针对这些问题,一些专家和学者提出将基坑支护桩向基坑外侧倾斜一定的角度,以此来改善桩身的受力性能。在查阅资料的过程中,发现针对倾斜支护桩的研究并不是很多,也并无相关技术规范可以参考。前人在对倾斜支护桩研究的过程中所使用的条件,要么是在试验室内人工配置的粗砂,要么是以粘土、粉质粘土为主的土层,而针对粉砂土层的相关研究还没有开展过。因此,本文在总结前人研究的基础上,结合郑州东区广泛存在的土层——粉砂,进行了理论计算的研究、室内模型的试验及数值模拟的分析,以此来探索出在郑州东区粉砂中倾斜支护桩合理倾角的范围。在这两年中所开展的工作:(1)通过参与专业实践,深入基坑支护工程一线,近距离观察实际工程中支护桩设计、制作、施工,了解支护桩的作用机理;通过查阅工程地质勘查资料、地质勘查规范及基坑支护规范,了解粉砂对支护桩支护性能的影响,了解郑州东区粉砂的性状及相关参数。(2)通过查阅倾斜桩的相关资料文献,对已有的倾斜桩计算公式进行了改进,对粉砂中倾斜支护桩桩身弯矩进行了理论上的计算。(3)经过在专业实践中对工程施工重点的掌握及在理论计算时对相关参数的假定,综合多方因素考虑,制定了本次室内模型试验方案。在试验的过程中,通过应变测量仪器得到了桩身的应变,经过计算得出桩身的弯矩分布,并对桩身弯矩的分布进行了细致的研究。(4)在本次室内模型试验的基础上,通过有限元分析软件ABAQUS建立本次倾斜支护桩试验的三维计算模型,来验证理论计算与模型试验的可靠性。通过以上工作得出以下结论:(1)经过理论代入计算得出,在郑州地区粉砂中,若采用倾斜支护桩进行基坑支护,以桩身弯矩为主要考虑因素,认为在郑州东区粉砂中倾斜支护桩的合理倾角范围为10°~15°。(2)经过对试验数据的收集分析认为:在一定范围内,基坑倾斜支护桩随着倾斜角度的增加,桩身下半部产生的弯矩值逐渐减小;其桩身上半部分的正弯矩与下半部分负弯矩绝对值逐渐趋于接近。倾斜支护桩的这种桩身弯矩分布更有利于混凝土桩性能的发挥,支护桩倾斜的优势愈发明显,在工程施工中安全性也越高。经过试验分析计算得出:以桩身弯矩的分布为主要考虑因素来研究倾斜桩在粉砂中的合理倾角,其范围为10°~15°(以5°为间隔计算长度)。(3)随着支护桩倾斜角度的增加,在桩身下半部分的弯矩峰值在不断的下移,经数据分析得知,在倾角为10°~15°时,同比下移的速率最快。(4)经过模拟计算,在郑州东区粉砂中倾斜支护桩的合理倾角为10°~15°的结论得到了验证。