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      深基坑樁—錨支護(hù)的分析及預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的研究

      2014-10-21 20:07:41張振慶
      關(guān)鍵詞:深基坑

      張振慶

      【摘要】樁-錨支護(hù)是近年來在基坑工程建設(shè)中興起的一種新型支護(hù)結(jié)構(gòu)。本文介紹了樁-錨支護(hù)體系的特點(diǎn)和原理,用數(shù)據(jù)模擬方法進(jìn)行了分析。同時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了研究。

      【關(guān)鍵詞】深基坑;樁-錨支護(hù);預(yù)應(yīng)力錨桿

      一、深基坑樁-錨支護(hù)

      1. 深基坑樁-錨支護(hù)的特點(diǎn)

      樁-錨支護(hù)是一種較為常見的護(hù)坡排樁配合單錨或多錨的基坑支護(hù)方法,它是一種超靜定結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性較好,安全性能較高。樁-錨支護(hù)體系是利用錨桿錨固段與土層之間的摩擦力,以及支護(hù)樁嵌入土層所提供的支撐力來保持整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。它能夠適用于大多數(shù)深基坑及超深基坑工程,包括一些工程地質(zhì)條件較差、周邊環(huán)境控制要求嚴(yán)格的工程。

      2. 樁-錨支護(hù)體系的工作原理

      樁-錨支護(hù)體系中錨桿的自由端受力時(shí),通過錨桿傳遞給錨固段,由于錨固段與土層錨固在一起,所以可以利用錨固體之間的摩擦力將所受的外力傳遞到周圍土層中,以達(dá)到應(yīng)力釋放的目的。樁錨支護(hù)體系的受力機(jī)理見圖1。

      3. 深基坑樁-錨支護(hù)數(shù)值模擬分析

      3.1工程概況

      某水廠引水泵房深基坑采用樁錨支護(hù), 基坑面積約為2500㎡, 寬度為30m ,開挖深度14m。支護(hù)樁采用Φ1000灌注樁, 樁間距1200 mm, 樁長(zhǎng)19m, 樁頂設(shè)800×1000冠梁,兩道錨桿分別設(shè)在距地面6m和9m處, 錨桿長(zhǎng)度18m,水平傾角10°,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)見圖2。本次分析過程分以下五個(gè)工況進(jìn)行:(1)基坑開挖距地面6.5 m 處, 上部3m放坡, 坡度系數(shù)為1, 臺(tái)寬為3m;(2)在距地面6m處設(shè)錨桿并施加預(yù)應(yīng)力;(3)基坑開挖距地面9.5m處;(4)在距地面9m處設(shè)錨桿并施加預(yù)應(yīng)力;(5)基坑開挖距地面14 m處。

      3.2模擬結(jié)果及分析

      選用有限元分析方法,建立有限元模型,對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析。

      (1)不支護(hù)穩(wěn)定性分析

      基坑開挖但不采取任何支護(hù), 通過模型計(jì)算得知基坑最危險(xiǎn)截面上的X方向變形已經(jīng)達(dá)到了13.7 5cm,基坑破壞面已經(jīng)形成。塑性區(qū)已經(jīng)從基坑底部貫通到基坑頂面, 塑性應(yīng)變值最大為0.063 , 并且此時(shí)解并不收斂, 表明此時(shí)基坑已經(jīng)破壞了?,F(xiàn)實(shí)中此種情況下的基坑已經(jīng)垮塌,不進(jìn)行支護(hù),非常不安全的。

      (2)支護(hù)樁頂水平位移分析

      本基坑在施工過程中對(duì)支護(hù)樁頂水平位移進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè), 圖3給出了基坑各工況下支護(hù)樁頂水平位移的理論計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值。隨著基坑不斷的開挖, 從各工況中可以看出兩者的變化趨勢(shì)基本一致, 但從圖中可看出理論計(jì)算值稍大于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值, 但二者存在的差距是可以滿足做為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的基坑工程精度要求的。

      圖3 支護(hù)樁頂水平位移 圖4 支護(hù)樁身水平位移分析

      (3)支護(hù)樁身水平位移分析

      圖4給出了基坑不同工況下支護(hù)樁樁身水平位移計(jì)算與實(shí)測(cè)曲線。工況一中樁體頂水平位移最大,類似一懸臂構(gòu)件的變形曲線且的樁體水平位移曲線變化比較平緩。 基坑開挖過程中最大水平位移的位置有逐漸下降的趨勢(shì), 開挖結(jié)束時(shí), 基坑樁身水平位移總體上呈現(xiàn)出明顯的拋物線的分布形態(tài), 呈兩端小、中間大的變形規(guī)律。樁體在施工過程中埋設(shè)了測(cè)斜管, 通過測(cè)斜儀得出不同工況下樁身水平位移曲線, 由圖可以看出其趨勢(shì)是一致的, 也都呈現(xiàn)略小于計(jì)算值這一規(guī)律。

      數(shù)值模擬方法已在基坑工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。本次模擬結(jié)果在形態(tài)和數(shù)值上與監(jiān)測(cè)的位移值吻合較好,盡管模擬出的土體位移比監(jiān)測(cè)位移稍大,但誤差在允許范圍內(nèi)。

      二、預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)

      1.預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

      預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)就是將錨桿錨固于潛在滑移面以外的穩(wěn)定巖土體中,通過對(duì)錨桿的自由段施加預(yù)應(yīng)力,使錨下結(jié)構(gòu)在潛在滑移面以外的穩(wěn)定巖土體中進(jìn)行錨固。由于在非穩(wěn)定巖土體內(nèi)設(shè)置了自由段,錨桿在自由段中可以自由伸縮,因此預(yù)應(yīng)力對(duì)整個(gè)非穩(wěn)定巖土體進(jìn)行了主動(dòng)的約束錨固。

      2.預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

      預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)是一種新的基坑支護(hù)技術(shù),由于其在支護(hù)技術(shù)中實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、可靠的特點(diǎn),因此在基坑支護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)綜合了拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)和土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):①基坑變形??;②支護(hù)基坑的深度大;③施工方便,施工速度快;④施工設(shè)備簡(jiǎn)單,不需大型設(shè)備和復(fù)雜技術(shù);⑤造價(jià)低廉;⑥相對(duì)于樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)而言,占用地下空間小。

      3.預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的適用范圍

      一般來說,從經(jīng)濟(jì)效益看來,預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的使用要求是土層在垂直開挖2m左右高度時(shí),在不加任何支護(hù)條件下基坑能自穩(wěn)兩天左右。預(yù)應(yīng)力錨桿襯砌支護(hù)可適用的條件:(1)適用于小于15m開挖深度的基坑支護(hù);(2)土層方面的條件,適用的土層有粉質(zhì)粘土、容易產(chǎn)生蠕變的低塑性粘土、具有一定粘結(jié)力的礫石、天然膠結(jié)砂和天然含水量較少的均勻中、細(xì)砂,不適用于低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的殘積土和風(fēng)化巖和淤泥質(zhì)土。

      4.錨桿參數(shù)對(duì)基坑支護(hù)的影響

      (1)錨桿所施加的預(yù)應(yīng)力大小對(duì)基坑的水平位移有一定的影響。

      (2)錨桿的傾角對(duì)基坑的水平位移也有一定的影響。

      (3)錨桿錨固段的長(zhǎng)度對(duì)基坑的水平位移也有一定的影響。

      三、結(jié)束語

      樁-錨支護(hù)充分利用了預(yù)應(yīng)力錨桿與支護(hù)樁的特點(diǎn),使基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)受力更加合理,從而保證了基坑施工的安全性,在深基坑工程中應(yīng)用越來越廣泛。預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)是一種安全可靠、快速簡(jiǎn)便的支護(hù)方式,實(shí)踐中要注意其適用范圍。

      參考文獻(xiàn)

      [1]曹輝.深基坑樁喵支護(hù)的分析及預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的研究[D].桂林理工大學(xué),2012

      [2]朱桂春等.深基坑樁-錨支護(hù)體系的受力變形研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].安全與環(huán)境工程,2012,01

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