地下連續(xù)墻與壓力分散型錨桿組合式擋土結(jié)構(gòu)研究與工程應(yīng)用

李 輝1張曉松2李興兵王正宏

（1．江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司, 江蘇 揚州 225002；2．江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司,江蘇 揚州 225001；3．江蘇鴻基巖土工程有限公司，江蘇 揚州 225002）

地下連續(xù)墻與壓力分散型錨桿組合式擋土結(jié)構(gòu)研究與工程應(yīng)用

李 輝1張曉松2李興兵3王正宏3

（1．江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司, 江蘇 揚州 225002；2．江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司,江蘇 揚州 225001；3．江蘇鴻基巖土工程有限公司，江蘇 揚州 225002）

本課題圍繞在基礎(chǔ)工程深基坑開挖與支護中的關(guān)鍵技術(shù)問題，結(jié)合大型水利工程實際，進行了試驗研究與工程性應(yīng)用。為積累這一新型支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)和施工工藝，通過采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，與理論設(shè)計值進行對比、分析，找出數(shù)據(jù)差異的影響因素和原因，了解和掌握組合式結(jié)構(gòu)的實際受力、周邊變形、錨桿預(yù)應(yīng)力損失等特點，為今后類似工程優(yōu)化設(shè)計積累經(jīng)驗。

鋼筋砼連續(xù)墻；壓力分散型錨桿；組合式支護結(jié)構(gòu)；工藝性研究；數(shù)據(jù)監(jiān)測分析

1 研究思路

本次結(jié)合南水北調(diào)東線工程淮安四站基坑工程，從建筑物的整體穩(wěn)定、工程投資、工程施工質(zhì)量、工期要求等多方面，綜合研究直立式擋土結(jié)構(gòu)對保護原狀土性狀的設(shè)計及工藝性參數(shù)。國內(nèi)外直立式支護結(jié)構(gòu)方案的型式較多，結(jié)合大型、重點水利工程特點分析研究和方案比選，采用土層錨固技術(shù)和地下連續(xù)墻技術(shù)組合，共同形成擋土結(jié)構(gòu)體系更為可行、經(jīng)濟、合理，由此承擔(dān)側(cè)向土壓力的作用，減少土方開挖量，保護基底原狀土層。

為確保該支護結(jié)構(gòu)的先進性、創(chuàng)新性和安全性，在支護結(jié)構(gòu)的兩項主要工藝上，采用液壓抓斗式地下成墻技術(shù)和壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)兩種工藝。

1.1 依托工程概況

南水北調(diào)東線第一期工程設(shè)計引水流量為100 m3/s。泵站采用立式軸流泵機組共4臺套（其中1臺為備用機組），肘形流道進水，平直管出水，快速閘門斷流。根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)布置，泵站站身底板底面高程為-4.6m～-6.4m.

1.2 工程地質(zhì)條件。如表1所示。

2 組合式支護結(jié)構(gòu)方案

2.1 支護結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。

2.2 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1 地連墻設(shè)計：

砼強度等級C25，滲透系數(shù)K≤i*10-6cm/s；2）墻體厚度為60cm；3）嵌固深度：采用“彈性線”法進行計算，最大彎矩為90.76kN.m，墻底高程為－9.50m。墻頂高程為2.90m。

2.2.2 錨桿設(shè)計：1）錨固中心點高程：－1.0m，傾角15°；2）錨桿型式：壓力分散型預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨桿結(jié)構(gòu)。3）每米錨桿拉力為108kN，間距2.5m/根，單根錨桿的軸向拉力設(shè)計值Nt為280kN。4）錨桿桿體截面積為As＝241.43mm2， 鋼絞線規(guī)格1×7標準型12.7－1860，無粘結(jié)型，錨束數(shù)量為 4束。5）錨固段長度為12.0m，分為兩個錨固段，每段長6.0m；自由段長度為6.0m，錨桿總長為18m。6）安全系數(shù)2.3，滿足規(guī)范要求。7）錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計：錨具采用OVM13-4型張拉鎖定。錨固段直徑為20cm，充填材料為水泥砂漿。8）鎖定荷載的確定：錨索張拉鎖定荷載為設(shè)計張拉力的75%，即為210kN。如圖2所示。

圖1 基坑支護結(jié)構(gòu)剖面圖

表1

3 應(yīng)用效果與數(shù)據(jù)分析

3.1 檢測方案：支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測儀器采用鋼（振）弦式測試儀，檢測土壓力、鋼筋應(yīng)力、孔隙水壓力及錨索張拉應(yīng)力等相關(guān)數(shù)據(jù)；支護結(jié)構(gòu)頂面變形、位移觀測采用經(jīng)緯儀檢測。如圖3所示。

3.2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論.如圖4所示。

3.2.1 土壓力數(shù)據(jù)分析：如圖5、6所示。

分析與結(jié)論：經(jīng)計算與實測土壓力值對比兩者比較接近，說明在土質(zhì)性狀較好地粘性土地層中，設(shè)計采用的凝聚力（c值）指標取0.55左右作為折減系數(shù)是基本合理的，是安全、經(jīng)濟的。由實測土壓力和計算土壓力對比，基坑面以下地連墻墻前土壓力遠小于被動土壓力計算值，約為被動土壓力的0.3～0.5倍，但大于主動土壓力計算值，說明地連墻位移較小，處于安全狀態(tài)。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)斷面圖

圖3 05#墻體土壓力計、孔隙水壓力計及鋼筋測力計布設(shè)安裝示意圖

圖4 地連墻實測墻后土壓力圖

圖5 地連墻實測墻前土壓力圖

圖6 地連墻實測和計算墻后土壓力圖

圖7 開挖面鋼筋應(yīng)力平均值

圖8 迎土面鋼筋應(yīng)力平均值

圖9

圖10

3.2.2 鋼筋應(yīng)力。如圖7、8所示。

分析與結(jié)論：對支護結(jié)構(gòu)兩側(cè)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果分析，其受力一般較小，主要原因是土層土質(zhì)較好，主動土壓力較小。若按實際主筋受力大小進行配筋設(shè)計，雖滿足理論上的受力要求，但不能滿足結(jié)構(gòu)、構(gòu)造要求及規(guī)范相關(guān)要求。故本工程配筋是按規(guī)范及結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求配置的。

3.2.3 錨桿應(yīng)力

分析與結(jié)論：從圖9、圖10分析，錨桿設(shè)計張拉鎖定荷載210kN，錨桿在預(yù)張拉鎖定后，監(jiān)測應(yīng)力變化不大，沒有蠕變或松馳現(xiàn)象發(fā)生。因此，壓力分散型錨桿，具有受力結(jié)構(gòu)合理，抗拉力穩(wěn)定、可靠等特點。

結(jié)語

本文結(jié)合南水北調(diào)東線淮安四站基坑工程，對組合式擋土結(jié)構(gòu)的型式、施工工藝、設(shè)計參數(shù)、應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及理論計算應(yīng)力的對比分析等進行研究，組合式擋土結(jié)構(gòu)工程性應(yīng)用，達到預(yù)期研究目的。采用組合式擋土結(jié)構(gòu)型式，具有較好地技術(shù)和經(jīng)濟效益，在類似工程中可以推廣運用。

[1]高大釗，陳忠漢，程麗萍．深基坑工程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1999．

[2]李輝,李興兵,裴生虎．無粘結(jié)鋼絞線土層錨桿技術(shù)的應(yīng)用[J]．江蘇水利ISSN1007-7839,2007．

[3]沈朝暉．預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)在深基坑支護中的應(yīng)用[J]．江蘇水利ISSN1007-7839,2006．

[4]葉愛民．影響及提高壓力分散型土層錨索錨固力的因素[J]．西部探礦工程ISSN10077839,2008．

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