樁錨支護(hù)計(jì)算位移與監(jiān)測結(jié)果對比分析

張洪堯

(沙洲職業(yè)工學(xué)院，江蘇張家港 215600)

1 概述

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，土地資源利用率要求越來越高，特別是在城市中心區(qū)域，建筑物往高空及地下的發(fā)展和利用成為主要趨勢。隨著地下空間的開發(fā)利用，深基坑發(fā)展迅速，深基坑支護(hù)又以樁錨支護(hù)應(yīng)用較為廣泛。樁錨支護(hù)計(jì)算理論和方法有多種，不同方法的位移計(jì)算結(jié)果各不相同，有必要結(jié)合深基坑工程施工位移監(jiān)測，對樁錨支護(hù)深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行研究。

2 工程條件及計(jì)算分析

2.1 工程概況

張家港某商業(yè)廣場位于市楊舍鎮(zhèn)長安路與環(huán)城南路交叉路口，建筑物下面設(shè)有兩層地下室，基坑面積約1萬m2。基坑開挖計(jì)算深度為10.7 m，采用樁錨支護(hù)。工程基本參數(shù):±0.00相當(dāng)于黃海高程7.00 m，自然地面標(biāo)高接近 ±0.00，基坑坑底標(biāo)高－10.70 m，冠梁頂標(biāo)高 －1.50 m，基坑挖深10.7 m。根據(jù)本基坑的挖深及周邊環(huán)境，本基坑安全等級為二級，重要性系數(shù)取1.0。采用單排樁兩層錨索支護(hù)式，灌注樁長19.0 m，直徑1.0 m，相鄰樁間距1.5 m，截面配筋:主筋 HRB335級14Φ25，螺旋箍筋 Φ14@150;樁身最大設(shè)計(jì)正彎矩1 285 kN·m，樁身最大設(shè)計(jì)負(fù)彎矩846 kN·m。錨索上下兩層，鋼絞線材料，與水平面傾斜向下呈15°角，詳見圖 1。

圖1 基坑計(jì)算分析模型

2.2 場地地質(zhì)情況

基坑場地土層情況，摘錄地質(zhì)勘查報(bào)告內(nèi)容如下:

第①層雜填土層，雜色，軟塑、松散，場地大部分表層為混凝土地坪或建筑垃圾覆蓋，層底為素填土，以粘性土為主，高壓縮性。厚度0.73 m ～1.59 m，平均厚度1.30 m;層厚變化不連續(xù)，強(qiáng)度不均勻。

第②層粉質(zhì)粘土層，黃褐色，稍濕～濕，可塑，局部硬塑，含有灰白色條紋狀高嶺土和紅色鐵錳氧化物，具網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)及氣孔構(gòu)造，氣孔內(nèi)充填有高嶺土。無搖震反應(yīng)，切面有光澤，韌性高，干強(qiáng)度高，中壓縮性。厚度3.92 m ～5.28 m，平均厚度4.60 m。土層厚較穩(wěn)定，強(qiáng)度較均勻。

第③層粉質(zhì)粘土夾粉土，灰黃色、青灰色，濕，可塑，含有少量的氧化物斑點(diǎn)，夾稍密的粉土，組成水平層理。搖震反應(yīng)弱，切面稍有光澤，韌性中低，中低干強(qiáng)度。層厚7.80 m～9.60 m，平均8.50 m;層厚略不穩(wěn)定，強(qiáng)度略不均勻。

第④層粉土夾中砂層，平均厚度14.1 m。第⑤層及以下基坑支護(hù)不涉及。支護(hù)結(jié)構(gòu)主要涉及的第②，第③層粉質(zhì)粘土層物理力學(xué)性質(zhì)，見表1。

2.3 計(jì)算分析模型及計(jì)算參數(shù)確定

2.3.1 施工工況確定

根據(jù)基坑實(shí)際施工情況，分析計(jì)算時(shí)的工況見表2?，F(xiàn)場施工時(shí)工況與分析計(jì)算工況一致。

表1 土層主要物理力學(xué)性質(zhì)

表2 某商業(yè)廣場深基坑工況表

2.3.2 彈性抗力法支護(hù)樁位移計(jì)算

計(jì)算時(shí)常見的土壓力模型取3種，并與3種彈性系數(shù)m，K，C法共形成9種組合，支護(hù)樁主動(dòng)側(cè)三種典型土壓力模型分別為上三角形、全三角形、梯形土壓力分布計(jì)算模型，如圖2所示;m法，C法，K法對應(yīng)各土層參數(shù)的取值見表3。由于沒有對灌注樁進(jìn)行水平載荷試驗(yàn)，按文獻(xiàn)m法的取值。

圖2 土抗力法土壓力模型

表3 比例系數(shù)m，K，C值的選取

計(jì)算采用的北京理正軟件深基坑計(jì)算軟件。

2.4 計(jì)算分析結(jié)果

在分析結(jié)果表格中，括號內(nèi)的數(shù)字表示內(nèi)力或者位移值對應(yīng)的標(biāo)高位置。在后面的表格結(jié)果中土壓力、彎矩、剪力和位移的負(fù)值均表示發(fā)生在支護(hù)樁開挖側(cè)，正值表示發(fā)生在支護(hù)樁擋土側(cè)。

位移計(jì)算結(jié)果見表4，對位移計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，上三角土壓力分布下，3種方法計(jì)算的位移值基本相同，梯形土壓力分布下位移結(jié)果差別很大，其中m法最大，K法最小，最大最小之間相差有數(shù)十倍。

對位移計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，3種方法位移計(jì)算結(jié)果都是m法和C法計(jì)算位移比較接近，K法最小;C法比m法位移計(jì)算結(jié)果相對略小。

3 工程實(shí)例現(xiàn)場測試

根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與分析計(jì)算數(shù)據(jù)對比，分析現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)之間的差異。

以張家港某商業(yè)廣場深基坑工程為研究背景，根據(jù)基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)文件，本工程基坑側(cè)壁安全等級為一級，根據(jù)JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程中3.8.3條的規(guī)定，一級基坑監(jiān)測的項(xiàng)目主要有:支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、周圍建筑物以及地下管線變形、地下水位、樁墻內(nèi)力、錨桿拉力、支撐軸力、立柱變形、土體分層豎向位移。

本人參與基坑監(jiān)測單位的監(jiān)測工作，由于多種原因，基坑監(jiān)測方案監(jiān)測了支護(hù)樁鋼筋應(yīng)力(支護(hù)樁內(nèi)力)、支護(hù)樁頂冠梁水平位移和沉降、預(yù)應(yīng)力錨索拉力、地下水位及周圍建筑的變形這些內(nèi)容。

表4 支護(hù)樁位移極值及其出現(xiàn)標(biāo)高位置

在基坑變形監(jiān)測過程中，主要監(jiān)測內(nèi)容為基坑開挖過程對基坑及周圍建筑和道路均進(jìn)行了水平位移觀測，樁頂變形監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在樁頂冠梁底靠挖土方向側(cè)上，通過后鉆孔化學(xué)螺栓法埋設(shè)棱鏡支托，設(shè)置4個(gè)樁頂位置即－1.50 m標(biāo)高位置進(jìn)行位移觀測點(diǎn)。監(jiān)測開始到變形基本穩(wěn)定共記錄近4個(gè)月時(shí)間。圖3反映實(shí)測4根樁水平位移隨時(shí)間的變化情況。

4 結(jié)語

從樁頂水平位移計(jì)算結(jié)果和監(jiān)測結(jié)果對比分析，最接近實(shí)測位移值的順序依次為:m法采用全三角分布;m法采用梯形分布;C法采用全三角分布;C法采用梯形分布;m法采用上三角分布;C法中上三角分布模式。而K法計(jì)算的水平位移值都遠(yuǎn)小于實(shí)測位移結(jié)果。就水平位移而言，“m”法與實(shí)測值最為接近，但還是存在很大的偏差，因計(jì)算方法沒有考慮整個(gè)支護(hù)體系的空間效應(yīng)，使得計(jì)算位移與實(shí)測位移不符。不同位置的樁之間的實(shí)測位移差異化較大，說明還有許多未深入研究的因素對樁位移存在影響。

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