桩锚体系

桩锚体系（精选7篇）

桩锚体系 篇1

0 引言

随着我国城镇化的步伐在加快, 大量人员涌入城市, 致使城市的用地越来越紧张, 城市中的建筑物也越来越密集, 市政管线等也不断密集。基坑的四周建筑物密集, 市政管线等也密集, 这就给基坑的开挖支护带来了一定的难度。在这种情况下, 桩锚支护以其自身具有优越于其他基坑支护方案的优点在众多基坑支护方案中脱颖而出, 因为其对基坑边坡的位移控制效果好, 又能为基坑的开挖和地下结构的施工提供足够的施工空间, 所以桩锚支护很受城市基坑工程的欢迎。在这篇文章中, 笔者将对桩锚支护体系的工作性能进行浅显的分析, 希望能够给后学者一点启发。

1 桩锚支护体系的优点

在深基坑中, 排桩的主要作用是挡土。由于基坑内的土体被挖出, 则基坑外部的土体势必向基坑内运动, 排桩的存在就能阻碍这种运动, 从而为基坑的进一步开挖提供可靠的安全保障。对于位移控制要求严格的深基坑来说, 只有排桩的挡土作用是远远不够的, 这种情况下, 就需要锚索为支护桩提供合理可靠的约束刚度, 对桩体的位移进行主动的调控。排桩与预应力锚有效的配合作用就能够很好的控制基坑周边的位移和沉降, 以阻止基坑周边建筑物的倾斜和沉降, 以及市政管线的水平位移和沉降。从桩锚支护体系的施工方面来说, 排桩具有刚度大, 施工节省场地, 安全性高, 受地下水的影响小等优点, 与锚索结合对边坡的位移主动控制能力强, 相比于排桩加内支撑支护体系, 基坑开挖与地下结构的施工空间大, 施工更为方便。总之, 桩锚支护体系具备安全、可靠和适应性。

2 桩锚支护体系工作性能分析

在基坑工程中, 任何支护结构都逃不过土压力的魔爪, 就是说任何支护结构都受到基坑内外侧的土压力的作用, 桩锚支护体系也不例外。关于桩锚支护体系的工作性能分析, 就得从桩锚的受力方面入手来分析桩锚支护体系的工作性能。

1) 在桩锚支护体系中, 护坡桩的工作就是挡住其背后的土体, 阻碍土体向基坑内运动。护坡桩主要承受来自土体和腰梁的作用力 (此处不分析土体与桩的摩擦力等) 。来自土体的作用力分为坑外土体作用在护坡桩上的主动土压力和坑内土体对护坡桩的被动土压力作用。腰梁作用在护坡桩上的作用力的方向是朝向基坑外侧的, 对护坡桩起到挤压作用。基坑的开挖必然会导致土体的隆起, 而土体的隆起对护坡桩能够起到向上抬起的作用, 通过帽梁把排桩连城整体, 这样用桩的自重就能够抵消很大部分桩体的抬起。但是, 在基坑中, 人们最关心的还是桩体的水平向位移而不是桩体的抬起。

2) 锚索的工作是人为的给锚索施加预应力以主动调控基坑边坡的位移。锚索的受力主要分成两个方面, 其一是自由段的预应力, 另一则是锚固段受到的土体对其的作用力。锚索的锚固段是在基坑边坡潜在滑裂面之外的。如果没有对锚索施加预应力, 那么锚索的自由段显然是不受土体的作用力的。一旦对锚索施加预应力, 预应力是施加在锚索的自由段的钢绞线上的, 预应力通过钢绞线与水泥浆体的化学胶着、摩擦、机械咬合和挤压等作用而传递给锚固浆体。锚固浆体通过与土体界面的作用, 把力再传递给锚固段周围的土体。锚固体受到土体的作用力, 根据作用力与反作用力的原理, 那么对锚固体产生作用力的土体也必然受到锚固体对其的作用力。土体受到的锚固段的作用力则是通过土体自身传递到深部稳定土层中去。这样也就运用了土体的自稳能力, 也就是土体受到锚固段的作用力通过深部土体自身的稳定性来平衡。

以上是对护坡桩和锚索分别进行受力分析, 而桩锚支护体系是一个整体, 在分析其工作性能时, 必须得先分别把桩和锚的受力机理弄明白, 然后再把桩锚联合起来分析, 这样才能搞明白桩锚支护体系的工作性能。在桩锚支护体系中, 护坡桩和锚索之间相互作用的连接是通过钢腰梁 (在此以钢腰梁为例进行分析) 来传递它们之间的作用力的。基坑中土体的开挖, 对于土体来讲是一种卸载作用, 这种卸载致使土体内部的应力发生变化, 改变了原来土体中的应力状态。由于力的变化必然引起位移的变化, 所以, 基坑的开挖使坑外的土体发生向坑内的位移, 护坡桩的存在就是为了阻碍土体向坑内发生的位移, 从而使护坡桩受到坑内外侧的被动土压力和主动土压力的作用。桩的嵌固深度能够在一定程度上保证护坡桩的抗倾覆的稳定性, 但是不能很好的控制桩身以及周边土体的水平位移与护坡桩在水平方向上的受力平衡, 这样就需要锚索的作用了。锚索通过钢垫板、锚具和锁片与钢腰梁连接而施加预应力, 钢腰梁因此也就受到了预应力锚索的作用, 钢腰梁再把锚索对其的作用力传递给护坡桩, 这样钢腰梁也就给护坡桩提供了相反于坑外主动土压力方向的挤压护坡桩的作用力。锚索的预应力则是通过张拉锚索的自由段, 然后再通过锚具和锁片锁定在一个值上。预应力通过自由段的钢绞线传递给锚固段, 再由锚固段传递给土体, 土体再传递给深层稳定土体, 利用土体自身的稳定性来平衡预应力, 这就形成了类似“自产自销”的现象。

3 桩锚支护体系存在的问题

在分析护坡桩的工作性能时, 谈到主、被动土压力, 那么就存在这样的问题, 如何确定主、被动土压力, 如果土体位于地下水位线以下, 那么是水土分算还是水土合算呢?对于一个具体的基坑来讲, 护坡桩的间距该如何确定才安全、经济、合理。锚索的上下和左右间距又该如何确定, 既能保证锚索给护坡桩提供合理可靠的约束刚度, 又能不产生“群锚效应”。怎么样用统一的方法衡量锚固段与土体的作用, 钢绞线与水泥浆体的作用等等, 这些问题都等待着学者进一步的深入研究, 笔者就不在此赘述。

4 结论

桩锚支护体系不仅具备其自身的优点, 所以受到欢迎, 当然也存在一定的问题。基坑的开挖对土体卸载, 土体内部应力的变化引起坑内外土体对护坡桩产生主被动土压力的作用, 锚索的施加能有效的主动控制护坡桩与其周围土体的位移, 而预应力则通过锚固段传递给深层稳定的土体, 形成类似“自产自销”的现象。

参考文献

[1]刘国彬, 王卫东主编.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[2]徐至钧主编.深基坑与边坡支护工程设计施工经验录[M].上海:同济大学出版社, 2011.

桩锚体系 篇2

1 项目概况

WEGAGEN银行大楼位于埃塞首都亚的斯亚贝巴市中心, 是一栋集办公、购物、餐饮为一体的高层建筑。工程场地现已有围墙封闭, 该工程用地面积2 263m2, 建筑物占地面积1 900m2, 现场场地平坦, 周边均有建筑物, 场地狭小。该办公大楼地上24层, 地下3层半为车库、仓库、设备用房, 层高3.4m, 地上一层为夹层, 层高5.95m, 其它层高3.8m, 建筑总高度为109.67m, 总建筑面积为32 159m2;±0.000m相当于该国建筑规范规定的绝对标高101.33m。地下室基底最大深度15.2m。

该工程±0.00相当于绝对高程101.33m。自然地面标高99.80m (-1.53m) ;基坑开挖2 265m2;周长约192m, 基坑开挖深度为13.07~13.67m, 重要性等级为一级, 临时支护结构调整系数1.0。

该工程距东边12层建筑物为8m, 距西边6层楼柱2m, 西边距加油站15m, 距楼20m, 北边距道路6m, 南边距挡土墙5m。

2 使用WBS-RBS矩阵方法进行风险识别

RBS (Risk Breakdown Strcture, 风险分解结构) 是一个定义潜在风险源的树状层级结构。这些分组定义了一个项目面临的全部风险。RBS的概念是由美国PMI专家David HIillson首次提出的, 紧接着他便提出了RBM (Risk Breakdown Matrix, 风险分解矩阵) 的概念, 把工作分解结构和风险分解结构结合起来。

WBS-RBS法的基本步骤是: (1) 构建WBS。 (2) 构建RBS。 (3) 将WBS与RBS交叉构建RBM。 (4) 根据风险触发和转化的客观规律, 根据RBM划分的风险单元进行判断。存在则为1, 如果不存在或发生可能性极小或后果很轻微则为0[1]。

结合该项目风险的特点和项目的工作分解矩阵对项目进行分解, 并构建WBS-RBS矩阵。见表1。

经专家评议, 合并同类风险因素, 最终得到该桩锚支护体系风险的二级风险源下的具体风险因素。

1) 自然风险, 自然风险主要是恶劣的天气、气候、自然灾害, 现场不良地质环境, 地下水突涌等, 结合深基坑的工作包构成风险包, 因为埃塞俄比亚位于非洲, 地下水突涌的风险十分微小, 可以忽略不计。故该项目面临的自然风险主要有不良地质环境, 连续的阴雨天气, 现场作业环境等。

2) 经济风险, 经济风险主要有经济形势变化和市场变化, 汇率变化、通货膨胀等, 对该项目均有一定的影响, 埃塞俄比亚属于发展中国家, 经济基础薄弱, 经济不稳定, 物价波动频繁, 而且市场中的材料、人工价格变动都有可能对项目目标的实现有一定的影响, 而且在人民币升值的预期下, 汇率变动的风险很大。

3) 社会环境风险, 埃塞俄比亚政局稳定, 但是该工程地处海外, 产业政策、相关法规多有与国内不同之处, 埃塞俄比亚的政府工作效率, 官员廉洁程度, 当地工人的素质等也都与项目目标息息相关。且埃塞俄比亚是位于非洲的发展中国家, 治安状况不容乐观, 我方工人的身体健康、人身安全, 项目施工机械及材料的安全等都是项目面临的风险。

4) 组织管理风险。项目甲方是埃塞俄比亚政府, 与甲方的沟通, 施工现场管理, 如现场机械的防火漏电管理, 面对风险时的应急处置, 风险管理制度是否全面, 是否得到了贯彻执行等因素都属于组织管理风险的范畴

5) 技术风险。该工程的勘察工作由埃塞当地完成, 地勘报告等资料不完整, 是技术上面临的最大风险, 基坑支护设计由国内进行, 由于未到现场, 设计方案也是风险隐患之一, 施工组织设计, 开挖、支护、挖孔、成桩、喷射混凝土护坡的施工技术水平都影响到基坑的安全。施工过程中对基坑自身位移及周边建筑的变形监测由我方进行, 在新的支护设计方案下, 对监测数据的处理和使用对基坑安全尤为重要。

3 风险评价

采用模糊综合评判方法进行风险分析就是利用模糊数学的方法对模糊的信息进行处理, 然后用得到的信息建立相应的数学模型, 最后得到分析结论。模糊综合评价首先要建立模糊评价集合, 评价集合包括标准集与因素集, 标准集即模糊综合评判的评价标准, 因素集即评价的对象, 评价标准的确立应参考项目的目标综合确定。然后要收集相关的数据, 确定各因素的隶属度或隶属函数。最后需要对模糊数据进行处理, 因为各个因素对项目目标的重要性是不同的, 应通过数学方法确定其权重。最后根据需要建立数学模型, 工程项目中还需要结合工程实际进行综合评价, 得出最终结论[3]。

根据因素集和评价集设计专家调查表, 结合该工程的特点和评价准则进行专家评议, 该次评议共邀请工程方面的专家、项目经理等共10人。评价结果如表2所示。

通过层次分析法确定各因素的权重, 并以准则层的权重系数为Wi, 可以根据式 (1) 得出每个Ri的单因素评价结果

B1= (0.360 0, 0.440 0, 0.120 0, 0.080 0, 0)

B2= (0.100 0, 0.600 0, 0.200 0, 0.100 0, 0)

B3= (0.177 0, 0.564 8, 0.145 9, 0.112 2, 0)

B4= (0.262 8, 0.511 3, 0.189 4, 0.036 6, 0)

B5= (0.284 6, 0.322 2, 0.293 3, 0.100 1, 0)

把所有的Bi综合构建综合评价矩阵R= (B1, B2, B3, B4, B5) T。

根据式 (1) 可得综合评价向量B= (0.228 7, 0.445 5, 0.230 2, 0.095 7, 0)

埃塞俄比亚气候干燥, 土质良好, 因此超深基坑桩锚支护体系工程面临的自然环境条件是比较好的, 自然环境风险相对较低。而当地技术条件落后, 深基坑支护方案的设计又在国内进行, 勘察、设计、施工等技术风险相对较大。但是勘察设计等风险虽然损失较大, 但是一方面由于埃塞俄比亚当地土质条件很好, 而设计由我方经验丰富的设计人员进行设计, 施工由我方委派专业的施工技术人员进行监督指导, 再加上严密的风险监控, 故技术风险的风险等级依然是二级, 可接受的风险。

但是埃塞俄比亚本身是发展中国家, 市场并不完善, 通货膨胀十分严重, 市场波动和汇率风险无法避免, 只能尽量降低损失, 故经济风险的风险等级反而最高。当地治安、卫生等条件均较差, 需要额外的支出来降低风险, 故风险等级均较高。

埃塞俄比亚是位于非洲的发展中国家, 可以预见在埃塞俄比亚的项目会越来越多, 是一个值得开发的市场, 为了开发当地市场冒一定的风险是值得的。且经过风险分析, 该项目综合风险等级为二级, 在加强风险监控和动态评估的基础上, 该项目的机遇是远大于风险的。

4 风险应对

为保证深基坑工程施工过程中的人员安全, 该工程基础施工前, 由工长向全体工人进行安全技术交底, 详细交待作业的目的、要求、注意事项。由安全员负责跟班监督检查, 随时纠正、处罚违章行为。安全施工距离:人员之间2.5m, 机械之间10m。用钢管搭设坑底临时人行阶梯, 以利于上下。宽度为1.5m, 坡度1∶3。每天监视测量基坑边坡稳定情况, 发现异常应立即采取相应措施。

1) 遇到雨雪天气后应及时对基坑进行全面检查, 发现大面积裂缝或坍塌等情况应及时处理并进行安全备案。

2) 每天对基坑进行定期巡查, 做好安全记录, 填写风险态势监测跟踪表 (表2) 。发现裂缝应及时上报。

3) 基坑边1m以内禁止堆放材料, 基坑边3m内不能过载重汽车, 防止基坑坍方。

4) 基坑护栏边不能有杂物, 防止落物伤人。

5 结语

在严密的时事检测和管理措施下, WEGAGEN银行大楼深基坑工程桩顶最大水平位移32.32mm。支护桩倾斜和基坑形变, 周边建筑沉降均在正常范围内, 目前该深基坑工程已经圆满完工。

参考文献

[1]周红波, 高文杰, 蔡来炳, 等.基于WBS-RBS的地铁基坑故障树风险识别与分析[J].岩土力学, 2009 (9) :2703-2707, 2726.

[2]郭金玉, 张忠彬, 孙庆云.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报, 2008 (5) :148-153.

[3]张驰, 黄广龙, 李娟.深基坑施工环境影响的模糊风险分析[J].岩石力学与工程学报, 2013, S1:2669-2675.

桩锚体系 篇3

本文以某深基坑工程为例, 针对工程特点及实际情况, 制定基坑安全施工监测方案。通过对其桩锚支护体系组成部分的锚杆轴力、支护结构的变形及周边建筑物沉降等进行施工全过程的动态监测, 了解其变化规律及变形特性, 及时反馈监测信息, 安全施工。

1 工程概况

某项目共三栋建筑, 均为高层建筑。其中, A楼建筑高度74 m, 共15层, 为框架—剪力墙结构;B, C楼分居A楼东西两旁, 建筑高度均为38.8 m, 共8层, 为框架结构。三栋建筑共用连体的3层地下室, 地下建筑面积约45 000 m2。基坑总面积约15 700 m2, 支护总长度约567 m, 开挖深度14.0 m~15.2 m。

基坑西侧紧靠城市市政道路, 其下埋设有城市市政电缆、电信及排水管道等;南侧紧靠城市规划道路, 该规划道路另一旁为某工业用房;东侧为他方建设空置地;北侧为该项目二期开发用地, 可作为施工临时用地。

2 地质条件

拟建场地位于广州市番禺区, 属于珠江三角洲冲积平原腹地, 原始地貌为剥蚀残丘, 经填土整平后整个地块总体上比较平坦。根据前期的工程地质详细勘察报告, 基坑开挖范围内各土层的物理力学性能指标见表1。

3 基坑支护设计

该基坑开挖深度为14.0 m~15.2 m, 属于深基坑工程, 考虑到支护结构变形过大会对基坑自身、周边建筑物、地下管线及地下室结构施工等影响较大, 确定基坑安全设计等级为一级, 取γ0=1.1。

综合考虑各种不利影响因素, 结合基坑工程实际情况, 确定本基坑支护采用东、南、西三侧旋挖钻孔灌注桩+预应力锚索结合放坡及北侧多级放坡+挂网喷锚的支护形式, 南侧及北侧局部考虑到地下水较丰富, 采用搅拌止水桩。支护桩直径800 mm, 间距1 300 mm, 桩间挂网喷锚 (100 mm厚) 止水;搅拌桩直径800 mm, 间距600 mm。一桩一锚, 设2道或3道锚索, 锚索直径150 mm, 采用4根фs15.2钢绞线, 桩锚支护体系如图1所示。

4 基坑监测方案

4.1 基坑监测内容

为了能够在基坑开挖及地下室施工期间, 准确地反映出桩锚支护体系、周边建筑物等变形发展情况, 确保基坑及周边建筑物的安全, 根据基坑开挖深度、支护结构特点及所处周边环境条件, 并按照相关技术规程[4], 对该深基坑工程进行安全监测, 建立预警预报系统。本基坑按一级基坑进行监测, 主要监测项目和监测控制指标见表2, 监测点布置如图2所示。

4.2 基坑监测周期及频率

基坑监测从基坑土方开挖时开始至地下室回填至±0.000时结束, 并进行全过程动态监测。各监测项在基坑施工前应测得稳定的初始值, 且观测次数不应少于2次。一般基坑正常开挖期间, 每2 d~3 d观测1次, 当土方开挖至基坑底10 d内, 每1 d观测1次。地下室施工期间, 每3 d~5 d观测1次。

5 监测结果分析

考虑到基坑工程、地下室工程等施工过程长, 监测点多, 数据量大, 限于篇幅, 数据采集从第一次监测开始至垫层混凝土浇筑后一个月内。

5.1 周边建筑物沉降分析

由图3可以看出, 0 d~10 d期间, 该曲线呈近似水平状, 说明此阶段基坑开挖施工对周边建筑物的影响很小;10 d~90 d期间内, 曲线呈不断下降的趋势, 说明此阶段随着土方开挖的不断加快, 导致支护结构和基坑外侧土体变形增大, 从而引起周边建筑物沉降加快, 其累计最大沉降量已达到6.1 mm, 但仍未超过累计报警值30 mm, 说明周边建筑物沉降仍在安全可控范围内。从90 d后, 随着土方开挖结束及垫层混凝土浇筑完成, 该沉降曲线呈现出先缓慢上升后接近水平的趋势, 说明此后周边建筑物的沉降慢慢趋于稳定。

5.2 桩顶水平位移分析

从图4可以看出, 0 d~10 d期间, 位移曲线变化趋势不明显, 近似水平, 说明前期土方开挖对桩顶水平位移影响较小;10 d~100 d期间, 位移曲线快速上升, 说明随着土方开挖的不断进行, 使得基坑外侧土压力不断释放, 支护桩变形不断增大, 从而导致桩顶水平位移不断变大;100 d以后, 位移曲线变化开始逐渐变缓, 接近水平, 说明此后桩顶位移变化趋于稳定。总体上说, 累计最大位移发生在WY10监测点, 约为13.4 mm, 未超过累计报警值30 mm, 说明桩顶水平位移变形在安全可控范围内。

5.3 深层水平位移分析

从图5a) 曲线可知, 桩体侧向位移始终向基坑内侧发展, 开挖前期, 前后两条曲线变化明显, 说明前期支护桩侧向变形增大明显, 主要原因是土方开挖过大而基坑外侧土压力快速释放导致的。开挖后期, 前后两条曲线变化不明显或基本趋于重合, 说明后期桩体侧向变形慢慢趋于稳定。

图5b) 为侧向位移最大时, CX1~CX4桩体侧向位移分布曲线。由图5b) 可知, 各支护桩侧向位移变化曲线大致相同, 侧向位移沿着基坑深度逐渐减小, 最大值基本都在桩顶冠梁附近处, 而桩底位移接近于零, 桩体变形类似于悬臂梁结构。所有支护桩累计最大侧向位移发生于CX3, 为14.2 mm, 约位于埋深0.5 m处, 但未超过累计报警值30 mm, 说明支护桩侧向变形在安全可控范围内, 基坑稳定, 安全可靠。

5.4 预应力锚索拉力分析

由图6可以看出, 第一排预应力锚索锁定后, 测得的锚索拉力较小, 在外界条件变化不大的情况下是稳定的。而一段时间后, 锚索拉力值突然增加, 然后下降, 最后慢慢趋于稳定, 说明土方在开挖过程中, 由于开挖的不连续性, 使得支护结构与土体反复作用, 导致锚索拉力不断变化。整个开挖过程中, 第一道锚索最大拉力值为218 k N, 发生在MS3处, 未超过报警值, 说明第一排锚索内力变化在安全可控范围内。

由图7可以看出, 曲线刚开始变化不明显, 说明第二排预应力锚索锁定后, 土方开挖对其影响不大, 锚索拉力变化较小。而之后曲线开始出现小幅变化, 说明第二排锚索下部土体的反复开挖对锚索轴力有影响, 但影响不大, 后期曲线又渐渐趋于稳定。整体上说, 第二排锚索轴力变化不剧烈, 说明从张拉锁定直到垫层混凝土浇筑完成后, 拉力值一直比较稳定。

6 结语

1) 深基坑工程是一项综合性很强的系统工程, 其施工过程既要保证自身的安全及稳定, 又要减少对周边建筑物、地下管线等的影响, 最终保证地下室工程顺利施工及土方回填, 所以深基坑工程安全监测显得尤为重要。

2) 通过对监测数据分析, 表明在基坑开挖过程中, 支护桩的桩顶水平位移、周边建筑物沉降等均呈现为开挖前期变化不明显、开挖中期快速增加、开挖后期趋于稳定的变化规律。

3) 桩体侧向位移随着开挖的进行不断增大, 但开挖后期又慢慢趋于稳定。侧向位移沿基坑深度分布基本类似于悬臂梁结构;锚索轴力在基坑开挖前期变化较大, 之后逐渐趋于稳定。

4) 通过对监测数据的分析, 可以看出各监测项目累计最大变形值均未超过报警值, 表明该深基坑工程桩锚支护设计方案是合理的, 基坑稳定, 安全可靠, 基本满足了施工要求。

摘要：以某桩锚支护深基坑工程为例, 通过对支护结构位移、周边建筑物沉降及锚索拉力等监测数据分析, 探讨了各监测项的变化规律, 监测结果表明各监测项累计最大值均未超过报警值, 说明该基坑支护设计方案合理可行, 可基本满足设计及施工要求。

关键词：深基坑,变形监测,锚索,水平位移

参考文献

[1]许贵生, 柳茵.桩锚支护结构在深基坑中的应用分析[J].山西建筑, 2014, 40 (4) :65-67.

[2]孙凤江, 段浩.深基坑监测的目的及项目和方法[J].山西建筑, 2010, 36 (27) :116-118.

[3]王海飙, 杨海旭, 张华.深基坑工程施工安全监测与预警[J].建筑技术, 2010, 41 (3) :257-260.

桩锚体系 篇4

桩锚支护体系是将受拉杆件的一端固定在开挖基坑的稳定地层中, 另一端与围护桩相联的基坑支护体系, 是用于基坑开挖和边坡稳定的一种挡土结构。它由被加固土、放置于原位土体中以较密间距排列的细长金属杆件 (土钉、锚杆) 、附着于坡面的喷射混凝土面板、管桩和深层搅拌桩等组成, 形成一个类似重力式的挡土墙, 以此来抵挡墙后传来的土压力和其它作用力, 从而使开挖坡面稳定。随着我国经济的发展, 高层建筑的大量兴建, 软土地基基坑开挖日益增多, 各种基坑支护技术日趋成熟, 其中, 桩锚联合支护技术以其造价低、效果好、适应性强、施工快、简便等诸多优点, 近年来在许多工程中得到广泛应用, 取得了良好的经济技术效果。

本文结合汉口某基坑支护工程的设计, 对桩锚支护体系进行了计算分析和应用。

1 工程概况

某大楼主楼地面上30层, 设2层地下室。设计单位提供地下室承台平面图、桩位图, (含承台深度) 。据设计图, 基础采用大口径钻孔灌注桩。±0.00相当于绝对标高22.45m, 高出地面0.6m。地下室部分周边单桩承台底的标高为-8.45m, 大部分周边, 相距单桩承台约2m的多桩承台底的标高为-9.050m, 塔楼承台底的标高为-9.250~-10.95m。

据湖北省地方标准《基坑工程技术规程》 (DB42/159—2004) 的规定和周边建筑的相对距离及影响程度, 此基坑属于一级深基坑工程。

根据业主提供的资料, 基坑东北边为江汉北路, 地下室外墙26轴距人行道为4.5~5.0m, 市政污水管线距院墙5.0m, 上水管线距院墙3.5m, 电缆管线距院墙2.0m。东南角边缘紧邻砖2建筑 (现居住十二户人家) , 地下室外墙A轴距砖2建筑仅1.75m。地下室东南边为市二十八中操场。西南边1轴距28高层公层为16.59m。西北边主要为居民住宅楼, T轴距建筑物16~24m, 本边市政排水管线距院墙3.0m, 通讯管线距院墙11.0m。

2 场地工程地质条件

拟建场地位于江汉北路, 地貌属于长江北岸Ⅰ级阶地, 现有地形平坦, 地形高程变化在21.79~22.45m (以勘察孔口标高计) 。

据钻探揭露, 拟建场区地基土由填土层、第四系全新统冲积粘性土层、砂土层, 第四系全新统冲、洪积卵石层, 志留系中统泥岩、砂岩。根据岩土工程勘察报告 (审查意见推荐值) 和《湖北省基坑工程技术规程》 (DB42/159—2004) 中的附表及有关工程经验, 基坑支护设计有关参数取值如表1所示。

3 支护方案比选

本基坑周边深达8m, 周边空地狭窄, 不考虑喷锚挂网支护、加固土重力式挡土墙支护、悬臂桩支护等方案, 基坑长约96m, 宽47m, 也不宜采用内支撑方案, 钻孔灌注排桩加预应力锚杆支护是目前武汉市比较常规的方案, 可作为本基坑工程的首选支护方案。

锚杆的层数应根据基坑深度、周边环境情况而定, 邻近建筑处、主要交通通道处、管线密布处分布, 应控制变形, 宜设二层。对危害性小的地段, 可考虑设单层锚杆。

对于砖2边, 为确保安全, 宜采用Φ1000mm的桩。在该地段, 必须用刚度大的槽钢封隔基础下的淤泥层后, 施工支护桩, 以防止施工支护桩引起建筑物变形。

上部土压力小, 为降低造价, 可最大限度放坡。经过测量, 在院内大部分地段, 可按45°放坡, 宽度1.5m。

锚杆布置深, 桩的弯矩小, 但锚杆轴力大, 长度大, 实际本场区周边建筑较近, 锚杆长度受到限制, 因此锚杆布置深度不宜过大。本场区土层力学性能尚可, 经计算, 只能采取一桩一锚的方案。

4 支护结构设计

支护平面布置见图1。

桩的入土深度按弹性抗力法计算确定。对于现居住12户的砖2基坑边, 采用Φ1000mm的挡土桩, 于深度2.5m、5.0m, 水平间距1.3m布置三排锚杆。

其他边采用Φ800mm的支护桩。布置两排锚杆, 深度2.5m、5.0m, 锚杆间距1.1m, 设计桩深、有效桩长如表2所示。

支护结构典型剖面图如图2所示。

现以CD剖面桩锚为例, 桩锚结构内力及位移计算结果如图3所示。

5 结语

本工程采取了桩锚基坑支护体系, 基础施工期间周边房屋及道路无开裂、倾斜, 桩锚支护结构无松动变形等问题出现, 保证了工程基础、地下室顺利施工, 受到了有关质监部门、业主和监理单位的一致好评。桩锚支护由于无内支撑系统, 施工空间大, 为挖土提供了很好的条件, 并日由于支护与土方开挖同步进行, 基本不占用内支撑混凝土养护期, 能大大地缩短工期, 可边控边施工, 在技术、经济和施工进度等方面有较好的可比性和优越性, 但桩锚支护技术的设计理论和监测手段还需在今后的研究、设计及施工实践中还要不断完善。

参考文献

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桩锚支护结构锚杆设计参数分析 篇5

随着国民经济的发展，城市化步伐的加快，城市建设中开发利用地下空间已成为一种必然，因而深基坑工程愈来愈多。深基坑工程既要保证基坑自身的安全稳定，又要保证其对周围环境不造成破坏性影响，导致其设计和施工的难度越来越大，传统的以强度控制设计为主的方式逐渐被以变形控制设计为主的方式所取代。在基坑设计施工中如何有效地进行支护体系的位移计算与变形控制，使得支护体系与周边环境对基坑变形的要求相适应，同时又经济、合理，是摆在工程技术人员和学者面前的严峻课题。

为了保证基坑开挖、基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，在深基坑工程中，桩锚支护是经常采用的结构形式，目前国内一些学者已经对这种支护形式作了大量的研究[1,2,3]，得到许多有重要价值的结论。本文以实际工程为背景，建立深基坑桩锚支护结构的三维数值计算模型，分析不同锚杆设计参数对桩锚支护结构位移、内力的影响，并对不同锚杆设计参数下基坑角部的空间效应进行探讨，以为工程设计与施工参考。

2 数值模型

2.1 数值模拟假设

1）同一种材料为均质、各向同性；

2）不考虑施工进程对土体力学指标的影响，开挖深度在地下水位以上，不考虑渗流影响；

3）土体采用理想弹塑性模型，屈服准则采用摩尔-库伦准则模拟，由于支护结构相对土体刚度较大，假定其为弹性体。

4）不考虑桩土与锚杆和土之间的摩擦，但桩土与锚杆和土均无相对滑移。

2.2 模型参数及研究方案

土体采用摩尔-库伦弹塑性模型，土体计算参数如表1所示。支护结构采用钻孔灌注桩，为弹性体，桩长16m，嵌固深度6m，桩间距2m，直径为0.8m，弹性模量28GPa，泊松比0.2。锚杆为弹性体，布置在桩顶以下2m处，锚杆长30m，锚固长度为24m，倾角为15°，间距均为2m，横截面积为400mm，弹性模量为100GPa，抗拉强度为200kN，泊松比为0.2。

影响桩锚式支护结构变形的因素有很多，在下面的分析中以建立的数值模型为基准，变化锚杆弹性模量、锚杆倾角、锚固长度，取基坑长边中部一根桩和其对应的锚杆为研究对象，对桩身的水平位移、桩身弯矩、锚杆轴力进行分析。锚杆参数取值方案如下：

1）锚杆弹性模量（E）分别取3×1010Pa、5×1010 Pa、1×1011Pa、1.5×1011Pa、2×1011Pa，对桩身水平位移、锚杆轴力、桩身弯矩进行分析。

2）锚杆倾角在0°～45°范围取值，分析锚杆倾角对桩身弯矩和锚杆轴力的影响。

3）锚杆锚固长度在10m～28m范围取值，对桩身最大水平位移，锚杆最大轴力进行分析。

工程实践表明，基坑坑角抑制了其临近区域位移，表现出明显的坑角效应，因此，在比较锚杆各项参数对支护结构影响的前提下，选取影响较大的参数对基坑的坑角效应进行分析。

2.3 数值模型建立

为较好地模拟深基坑的变形情况以及反映出基坑的坑角效应，本文采用三维数值模型进行计算，并充分利用结构及荷载的对称性。根据工程经验，基坑开挖的影响深度为开挖深度的2倍～4倍，影响宽度为开挖深度的3倍～4倍[4,5]。

本文计算的基坑长为80m、宽为40m、深度为10m的基坑进行计算分析。为了简化模型，利用其对称性，取其1/4进行计算，因此，三维数值计算模型长为80m，宽60m，深30m。土体用六面体单元（8节点）模拟，桩和锚杆均使用3维梁单元模拟。三维模型及网格划分如图1所示，桩和锚杆布置如图2所示。模型中，节点20 336个，土体单元18 000个，桩、锚杆单元共713个，土体单元与桩、锚杆单元在节点处位移连续。另外，根据此问题的特点，对位移边界条件做如下处理：基坑底面完全固定，四周的表面分别施加沿法线方向的约束。

3 结果及分析

3.1 锚杆弹性模量对水平位移及锚杆轴力的影响

根据计算结果，不同锚杆弹性模量时，桩身水平位移、桩身弯矩沿桩身以及锚杆轴力沿锚杆的变化，如图3、图4、图5所示。

图3中曲线显示，随着锚杆弹性模量的增大，支护桩的桩身位移逐渐减小，在开挖面以上，位移减小较为明显，尤其是支护桩的顶部。图4中曲线说明，桩身弯矩曲线在基坑开挖面处存在反弯点；开挖面以上，随锚杆模量增大桩身弯矩略有增加，峰值点出现在地面以下6m处；开挖面以下，与上部弯矩方向相反，随锚杆模量增大桩身弯矩略有减小，桩身最大弯矩出现在地面以下14m处，随锚杆模量增大，桩身弯矩两峰值点的绝对值靠近。由图5可以看出，随着锚杆弹性模量的增大锚杆轴力逐渐增大，且在整个锚杆长度范围，锚杆轴力的增加相近。因此，适当增加锚杆弹性模量参数，可以有效减小结构水平位移，在一定程度上减小桩身最大弯矩，但也不宜过大，否则会引起锚杆轴力过大，发生抗拉破坏。

3.2 锚杆倾角对桩身水平位移的影响

计算结果表明，锚杆倾角对桩身弯矩和锚杆轴力影响较小。因而，这里只分析锚杆倾角对桩身最大位移的影响。在锚杆倾角由0°～45°变化时，桩身最大水平位移变化如图6所示。从图6中可以看出，倾角在10°～25°变化时，桩身最大位移较小，且变化不大，均在57mm左右；当倾角大于30°时，桩身最大水平位移随角度增加明显增大；当倾角为45°时，达到最大值66mm，比最小位移大9mm。

当锚杆角度超过40°时，施工难度大增[6]。因此，在此工程条件下，锚杆角度不宜大于30°，最好取10°～25°之间。基坑工程手册中提到：锚杆角度一般采用水平向下15°～25°，不应大于45°[7]。本文的结论与基坑工程手册较为相符。

3.3锚杆锚固长度对桩身位移及锚杆轴力的影响

图7和图8反应了锚杆锚固长度对结构水平位移的影响以及锚杆轴力的影响。随着锚固长度的增加，桩身最大水平位移逐渐减小，锚杆轴力逐渐增大。工程中可以适当增加锚固长度，使锚杆的抗拉性能得到充分发挥，避免浪费，并应符合相关规定，锚杆自由长度不宜小于5m并应超过潜在滑裂面1.5m[8]。

3.4 锚杆弹性模量对坑角效应的影响

大量的工程实践证明，基坑坑壁中部范围的位移值大于坑角附近的位移值，基坑坑角抑制其临近区域位移的发展，存在明显的坑角效应。由以上分析可以看出，本文讨论的三种参数中锚杆弹性模量的变化对结构的内力、水平位移影响较大，因此在这里仅对不同锚杆弹性模量条件下基坑的坑角效应进行分析。

图9为随着锚杆弹性模量的变化，支护桩沿基坑长边的最大水平位移变化图。可见，随着锚杆弹性模量的增加，桩沿基坑长边的最大水平位移逐渐减小；而坑角效应范围的变化并不大，均在距坑角8m区域内；在这一范围内，沿坑边桩身最大位移迅速减小，直至坑角处达到最小值。工程中可以利用基坑的坑角效应，在相应范围内适当减小锚杆的数目、或适当降低锚杆的参数，以达到节约成本的目的。

图10以本文桩锚支护结构为例，将全部锚杆弹性模量E取为1×11Pa，与降低坑角附近10m范围内的锚杆模量E为5×1010Pa、而在其它部分仍取为1×11Pa的情况下，基坑长边桩身的最大水平位移的对比情况。可见，在坑角附近10m范围内，位移有所增大，接近此区域外即基坑边中部的位移。支护结构整体的最大水平位移并没有明显变化，可以看出，利用基坑的坑角效应，在坑角附近适当降低锚杆参数是可行的。

4 结论

1）适当增加锚杆弹性模量可以有效减小桩锚支护结构水平位移，在一定程度上减小桩身最大弯矩，但也不宜过大，否则可能导致锚杆发生抗拉破坏，且不经济。

2）在此工程条件下，锚杆倾角不宜超过25°在10°～25°之间取值比较合理。

3）适当增加锚杆的锚固长度，可以使支护结构水平位移减小，锚杆轴力增大，但应符合相关规范要求。

4）利用基坑的坑角效应，可以在不影响支护结构最大水平位移的条件下，在坑角附近适当选用较低弹性模量的锚杆是可行的。

通过对锚杆弹性模量、锚杆倾角、锚固长度设计值的优化组合，可以减小桩锚支护结构水平位移，达到优化设计、充分利用材料性能的目的。

参考文献

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桩锚边坡支护结构地震响应分析 篇6

随着社会的发展, 人类工程活动的日益频繁, 滑坡灾害和高边坡问题对人类工程活动和经济生活的影响也越来越大。我国工程地质条件复杂, 山地面积约占国土面积的2/3, 这使得我国在进行水利水电, 铁路公路, 矿山等工程建设时, 会遇到大量的天然边坡。我国是一个多地震的国家, 地处欧亚板块的东南部, 南连印度板块, 东邻太平洋板块, 东南接菲律宾板块。我国大陆内部处在几大板块的挤压之下, 形成高应力区, 地震活动十分频繁。我国东部地区地震活动相对较弱, 以中强地震活动为主, 而西部地区在印度板块和太平洋板块相互挤压碰撞作用下形成雄伟的青藏高原, 地震活动频繁而强烈[1]。我国西北地处黄土高原, 正好地处现代构造活动比较强烈的大震多发区, 加之黄土在厚度、地貌等方面的突出特点及其震陷性、地震易损性等特殊的土力学性质, 使得地震作用下的黄土边坡失稳历来表现为一种非常突出的地质灾害。如1920年海原地震时, 在Ⅷ度以上的烈度区内, 滑坡成群连片, 其面积达4000~5000km2。由于缺乏对边坡治理技术的系统研究, 从而为工程埋下隐患, 边坡失稳将造成交通中断、江河堵塞、摧毁农田、掩埋村庄, 甚至造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

近年来, 一些以岩土锚固技术为特点的新型柔性支护结构, 克服了传统的边坡支护结构支护高度受限制、造价高、笨重、稳定性差等缺点, 在边坡支护工程中发挥了极大的作用[2,3,4,5,6,7]。此技术应用于边坡支护中具有结构轻、经济、外型美观、抗震性好的特点, 并可结合绿化措施, 对保证公路、铁路和建筑物的使用安全, 防止滑坡发生, 保护周边环境具有现实意义。桩预应力锚杆支护结构可用于高速公路和铁路边坡支护。这种支护结构特别适用于施工场地紧张, 含水量较低的土质和砾石边坡支护, 由于受力合理, 支护结构的造价较低。它在中国、美国、加拿大和欧洲得到广泛使用[8,9,10]。特别在中国西北黄土地区, 土层锚杆技术广泛使用为桩锚杆支护结构的应用展示了广阔的应用前景。但是, 当前对桩预应力锚杆支护的边坡抗震机理和地震动力分析研究尚少。为了评价桩预应力锚杆支护边坡的抗震性能, 指导今后类似工程设计, 开展对这种边坡支护结构动力特性及抗震设计理论是非常必要而迫切的。

2 动力有限元理论

2.1 动力有限元方程

动力学问题的有限元法也同结构静力学问题一样, 要把连续体离散为有限个数的单元体。不过, 此时在考虑单元特性时, 连续体所受到的载荷还要考虑单元的惯性力和阻尼力等因素。这样, 在运动中的物体的单位体积上, 作用的体力一般可以表示为[11]:

式中:———重力及其它静体力;

———位移;

ρ———材料密度;

ν———阻尼系数, 即单位速度下单位体积内的阻尼力。

用有限元法求解动力问题时, 采用如下的位移模式:

式中:[N]———形函数矩阵;

———单元节点位移列阵[12]。

单元刚度矩阵, 质量矩阵及阻尼矩阵分别为:

式中:[B]———应变矩阵;[D]———弹性矩阵。

考虑各个节点上作用的节点力和节点荷载的平衡条件, 可以建立整个结构动力平衡方程:

式中:[K]———结构的整体刚度矩阵;

———结构的节点位移、节点速度和节点加速度的列阵;

———结构的节点荷载列阵;

[C]和[M]———结构的整体阻尼矩阵和整体质量矩阵, 是由单元的阻尼矩阵和质量矩阵对各节点集合而得。

2.2 运动方程的求解

线性加速度法是假定在[tk, tk+1]时间内, 即在步长△tk时间内, 加速度ü是线性变化, 其表达式为:

式中:。从假设出发就可以导出线性加速度的递推公式。但是由算法稳定性分析得知线性加速度是条件稳定的。Wilsion-θ法推广了线性加速度法, 认为加速度在[tk, tk+1+θ△tk]时间内是线性变化的, 即:

这里θ≥1, 时刻的加速度。可以证明, 当θ≥1.37时, Wilsion-θ法是无条件稳定的, 通常取θ=1.40。积分上式可得:

令上述两式中τ=θ∈△tk, 可以解出tk+θ△tk时刻的速度和加速度, 即:

代入动力方程可以得到tk+θ△tk时刻的运动方程:

由式 (13) 求出uk+θ后代入 (8) 、 (9) 和 (10) 式, 并令τ=△tk, 可以求得:

3 案例分析

该边坡位于黄河南岸Ⅲ级阶地前缘斜坡部位, 地势相对较高, 该场地历史上曾发生过较强烈的地震, 近期地质构造运动仍强烈, 为主要的活动构造体系之一。边坡重要性系数为1.0, 地震抗震设防烈度为8度, 边坡总高度14m。根据地形将边坡分为两级:上级边坡采用喷网护坡, 高度为4m;下级采用桩单层预应力锚杆支护, 支护高度为10m, 锚杆加在距桩顶1.5m处, 如图1所示。

土体土质均匀, 均为黄土, 土体参数见表1。采用拟静力极限平衡法进行初步支护结构设计计算及动力整体稳定性验算。设计结果见表2、表3。桩单层预应力锚杆设计剖面如图2所示。

4 模型的建立

采用有限元软件ADINA进行了数值模拟, 模拟加载过程分三步:首先施加自重, 然后施加构造应力场, 再施加动力时程, 对模型先进行静力分析, 然后进行动力分析。土体采用二维实体4节点单元, 锚杆采用rebar单元, 桩采用beam单元, 土体和桩之间采用接触单元, 桩的材料假定为线弹性, 土体本构选取摩尔-库仑模型。ADINA提供两种动力问题的边界设置:截断边界和粘滞边界。由于截断边界会导致结果的失真, 因此, 采用黏滞边界条件, 建立的有限元模型如图3所示, 输入地震波为EL-Centro波, 如图4所示。

5 模拟结果分析

图5给出了锚杆轴力地震作用前后的关系, 通过比较得出在地震作用后锚杆轴力明显的增加, 其最大值增大了42.5k N。

图6给出了锚杆4单元在地震过程中的轴力响应时程, 由图6可见, 地震作用下, 锚杆的轴力随输入地震波的大小, 呈明显的波动趋势。最大幅值为260.52k N, 与地震前相比, 放大了1.43倍。

图7给出了坡边沿高度方向各点的水平峰值加速度。由图7可见, 在边坡高度范围内, 坡顶的峰值加速度最大, 即地面附近土层的地震响应最激烈, 因此这些部位所要承受的激振力也最大, 最容易发生破坏。

边坡的峰值位移发生在坡顶, 因此, 取坡顶进行位移时程分析。图8~9分别给出了坡边位移最大值的水平方向位移时程和水平方向加速度时程, 由图可见地震后, 边坡水平和竖向发生了永久位移, 即土体发生了塑性变形, 在模型建立时考虑了桩锚杆对土体的约束, 因此, 边坡位移的最大峰值比较小。水平峰值位移达到5.48cm。向外的加速度值达到367.2cm/s2, 与场地输入的地震加速度相比, 放大了2.28倍。

图10~11分别给出了桩锚连接处和坡底桩弯矩时程, 由图可以看出, 在地震作用下, 桩的响应非常明显, 随着时间步呈波动形状, 分别放大了1.24倍、1.2倍。

6 结论

1) 在地震作用下桩锚支护边坡发生了永久位移, 延性大、有很好的抗震性能;

2) 锚杆轴力沿全长变化不均匀, 在滑移面附近幅度最大;

3) 桩内力和锚杆轴力在地震作用下明显增大。

摘要：为了弄清楚桩锚支护边坡的动力特性和抗震机理, 考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立有限元模型, 进行了水平地震激励下桩锚支护边坡的动力响应。研究内容包括边坡水平地震响应, 桩的地震响应, 锚杆的地震响应。结果表明, 在地震作用下边坡发生了永久位移, 延性大、有很好的抗震性能, 锚杆轴力沿全长变化不均匀, 在滑移面附近幅度最大, 桩内力和锚杆轴力在地震作用下明显增大。

关键词：桩锚支护结构,地震作用,有限元法,地震响应,ADINA

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深基坑桩锚支护及工程应用研究 篇7

1工程实例简析

1.1工程基本情况

该工程位于某市的环街和公路之间的一角,由四栋超高层建筑与配套的地下停车场组合而成。在该工程当中,基坑的整体形状为L型,经测量数据显示,施工地段由上到下长度为230 m,由左到右宽度为220 m,坑基周围的总长度为920 m。

经过对该工程的测量得到数据为:其标高为782.9 m,工程基础底部高度为-14.7 m,整个施工现场北部略高于南部。在施工现场中,据对标高的范围在779.57~783.11 m当中,且在施工现场的东西南侧地面标高为+0.3 m上下,所进行的基坑挖掘深度为1.5 m。在该工程中,基坑支护构架的安全级别为1级,即需要支护构架桩顶产生形变的幅度需要低于30 mm。

1.2施工现场的周围环境

在施工现场基坑的右边,右上角距离该城市新修建公路距离为3 m,在公路地下,所掩埋的天然气管网、电缆等都与支护构架之间距离较近。因此,支护构架有着极高的变形质量需求。在施工基坑的左上角部分,地理海拔相对较高,基坑挖掘深度为15m。在该施工路段18m处,有一正在进行施工的建筑。在施工现场最下方,与该市的市中心步行街距离为30 m,在离施工现场20 m远处,有围墙进行隔离。在施工现场基坑左侧距离50 m远处为该市的另一条步行街,该步行街有着较为广阔的范围,如图1所示。

1.3施工现场地质情况

按照地质检查报告数据显示,在施工现场中,地质情况分别为:

施工现场的第一层是人工填土层,人工填土层可以分成2个部分,其中一个部分为杂质土,此层土壤结构较为松散,且土壤均匀性很差,杂质土的厚度经过测量为3.6 m;第二层为素填土,素填土中的主要成分为粉土和粘土,该层土壤经过测量,其平均厚度为3.2 m。施工现场第二土层为粉土层,其厚度平均值为6.45 m。第三层土质为粉细沙,其厚度平均值为2.09 m。第四层为粉土层,其厚度平均值为6.6 m。第五层为细沙,其平均厚度为24.05 m。在施工现场出现的地下水种类为孔隙水,其主要来源是雨水。

2施工现场中基坑支护的设计

针对施工现场的实际情况,在进行基坑支护设计过程之,选择了混凝土灌注桩桩锚支护体系为基坑支护的主要构架。

2.1灌注桩

灌注桩桩顶连梁经过测量,其高度为6.2 m,在施工现场的右侧,左侧和下侧,灌注桩的直径为800mm,灌注桩的桩长度为17.5 m;在施工现场的东北侧,其灌注桩的直径为900 mm,灌注桩的长度为20.5 m。在进行此部分施工过程中,经过对混凝土强度的测试,显示混凝土的强度等级为C30。

开展土方的挖掘施工后,灌注桩之间使用挂网喷射混凝土的方法起到护面的作用,网片使用规格为100 mm的预制网片。在土面上,进行混凝土喷射的厚度为80 mm。在此项作业过程当中,要求混凝土的强度必须达到C20以上。

在施工现场左侧和下侧的支护手段为:卸载深度为4.5 m,卸载平台的宽度为3.4 m,施工现场边坡坡率为1∶0.7,灌注桩的桩直径为800 mm,桩与桩之间的间隔距离为1.4 m,预应力锚索规划两排,如图2所示。

在施工现场右侧和右上侧使用的支护手段为:不进行卸载,三轴搅拌桩紧靠灌注桩进行施工,直到深度为-1.7 m处,规划灌注桩的桩直径为800 mm,桩与桩之间的间隔距离为1.3 m,预应力锚索规划两排,如图3所示。

施工现场左上侧使用的支护手段为:基坑的挖掘深度为15 m,卸载厚度为6.5 m,卸载平台的宽度为2.5 m。工程放坡坡率为1∶0.3。使用土钉支护的方法,灌注桩的直径为900 mm。桩与桩之间的间隔距离为1.2 m。预应力锚索规划为三排。

2.2预应力锚索

在该工程施工现场坑基的右侧、下侧和左侧预应力锚索标注的高度依次是-8.2 m、-11.7 m,预应力锚索的长度依次为24 m和29 m。在自由段,长度依次为8 m和5 m,锚固部分的长度依次为16 m和24 m,选择锚索的数量以此是3束与4束,所选择钢绞线的规格为1860级预应力,预应力拉伸规划大小为480千牛和750千牛,预应力拉伸的锁定值为280千牛和440千牛。

施工现场基坑座上部分预应力锚索所标注的高度依次分别是-6.9 m、-8.9 m和-11.4 m。

所选用的预应力锚索的平均长度是19.5 m,在自由段长度依次是9.5 m、7.5 m和6 m,锚固部分的长度依次是10 m、12 m和13.5 m。预应力锚索抗拉伸能力规划大小为360千牛、410千牛和450千牛。所选择的锚索的规格均是1860级预应力钢绞线。

预应力锚索规划设计方案为锚索孔直径150mm,水平方向产生的夹角度数为15度,在成孔过程中要求使用套管进行跟进处理。在管内使用钻进技术时,所使用的水泥规格为P.O42.5,一般为硅胶盐酸水泥。在配置时,水灰比需要控制在0.45左右。使用二层劈裂注浆技术时,水泥的用量标准不可低于80 kg/m,工程中钢腰梁选择双肢25B型规格槽钢。

2.3预应力锚索相关施工技术要点

(1)在锚索成孔过程中一定要使用套管跟进,管中成孔技术。在进行下方预应力施工作业过程中,需要一次性完成注浆作业之后才能进行套管的拔出任务。在锚索成孔过程中,使用间隔成孔方式进行相关的施工作业。

(2)预应力锚索下料长度一定要超过所规划孔深1.5 m左右,并每间隔2 m修建一个定位支架,锚索在进行注浆凝固过程中,其形成的保护层平均厚度在10 mm以上。同时,注浆管在进行下方作业时,必须保证其已经下放到底部。开展第二次注浆作业时,在自由段中,管材需要选择钢管。在钢绞线当中,自由段位置部分要进行黄油的涂抹工作,且需要使用塑料材质的套管对多自由段位置的钢绞线进行包裹,以求达到隔离钢绞线的目的。

(3)在施工过程中能够选择腰梁的规格需要为25B双槽钢,在进行腰梁与缀板之间的连接时,必须使用焊接的方式开展连接。

(4)二次劈裂注浆作业开始前,需要针对固结体的自身强度进行检查,至少需要固结体的强度能够达到5兆帕以上,才可以开展劈裂注浆作业。

在此项工程施工过程中,对施工路段必须针对地下水进行合理的控制,因此在施工现场进行了止水帷幕的搭建,并在基坑中建立管井进行降水作业等,以此来对工程当中的地下水进行控制。

3施工过程突发状况的处理及对应

(1)在施工现场基坑的右侧,存在有较多的地下管道,且地势整体偏低,使得降雨时很容易在此处形成较为严重的积水现象。针对这一状况,设计使用了多增加一排预应力锚索的办法,有效对基坑产生严重变形的情况进行了解决。

(2)在施工现场基坑下侧进行预应力锚索成孔注浆作业的过程中,突然出现了一定程度的沉降和形变,通过分析发现,其重要原因是由于施工现场地表层的土壤为结构极为松散的杂质土,加之在第二次注浆作业过程中,量过大,从而产生了形变和沉降。因此在进行注浆作业过程中使用隔孔施工的办法,并减少注浆量,使该突发状况得到了较为妥善的解决。

(3)在施工现场基坑的右上侧,预应力锚索工作场地地质状况为细沙层,在进行成孔作业过程中,孔中出现沙涌现象,并诱发了地面的大面积沉降。通过使用套管跟进、管中成孔技术,在成孔作业完成之后快速对预应力锚索进行下放,并开展注浆作业,使该突发状况得到妥善处理。

4结语

在深基坑桩锚支护施工过程中,必须严格遵守施工相关条例,并在施工作业的前期,做好相关的数据检查准备,保证工程在进行施工过程中的整体安全性,以获得更高的经济价值。

参考文献

[1]郭金武,李哲琳,倪晓荣.桩锚体系在北京某超深基坑支护中的尝试应用[J].施工技术,2013,(S2):14-17.

[2]檀西乐,巩玉志,赵占山.桩锚支护体系在深基坑工程中的应用[J].工业建筑,2011,(S1):732-734.