戴俊濤 郭力群 劉秋燕
(1.安徽新華學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院 安徽合肥 230088;2.華僑大學(xué)土木工程學(xué)院 福建廈門 361021)
目前,對于多支點樁錨結(jié)構(gòu)受力計算主要采用經(jīng)典靜力平衡法,通過假定土壓力零點作為結(jié)構(gòu)彎距零點,將多支點樁錨等效為多個組合單元進行計算,這些方法都是為了方便手算而建立起來的,其主要缺陷在于求解彎矩零點較為困難,常簡化為土壓力為零點來替代,結(jié)果只有一組特解[1]。使多支點樁錨結(jié)構(gòu)喪失了本身內(nèi)力的可調(diào)整能力,使計算結(jié)果與實際工況往往存在很大的誤差。而本文提出的新多支點樁錨計算方法,考慮樁錨本身內(nèi)力的可調(diào)整性,避免了傳統(tǒng)計算方法帶來的誤差,結(jié)果更符合實際工況[2]。
本工程是由多個地下室共同開挖、支護一起施工而形成的復(fù)雜深基坑?;悠矫娉示匦?,長約440m,寬約240m,開挖深度約14m。
根據(jù)地質(zhì)勘探報告,地層至上而下分布詳情見(表1)。
表1 場地地層分布表
工程場地地下水平均埋深5.500m,由于受海水影響,地下水位年變化幅度約為1.00m。
根據(jù)場地的地質(zhì)資料、周邊環(huán)境條件和基坑開挖深度等綜合分析,決定多個項目采用共同基坑開挖支護。
錨索聯(lián)合鉆孔灌注樁背拉支護結(jié)構(gòu)與樁間旋噴止水帷幕形成的整體結(jié)構(gòu),受力明確、施工難度低、成本合理,因此是優(yōu)化的首選[3,4]。具體支護形式見(圖 1、2)。
圖1 基坑平面圖
圖2 基坑支護典型斷面圖
針對本文采用的新多支點樁錨法建立受力分析模型,具體如(圖3)所示,新多支點樁錨法的具體計算過程詳見(圖4)。
以(圖1)中F1-F1斷面為例計算,分別計算各土層單位長度所受的主、被動土壓力值,并作出力學(xué)計算簡圖,見(圖5)。
分別采用三種不同的計算方法,對圍護樁的受力進行計算,具體結(jié)果如(表2)。
圖3 新多支點樁錨結(jié)構(gòu)計算簡圖
表2 不同算法計算樁身內(nèi)力結(jié)果
圖4 新多支點樁錨法計算流程圖
圖5 主、被動土壓力計算簡圖
從(表2)中可以看出,三種計算結(jié)果有較大差別,主要原因是:傳統(tǒng)的多支點樁錨結(jié)構(gòu)的計算方法是建立在手算的基礎(chǔ)上,通常將多支點樁錨等效為多個單支錨結(jié)構(gòu)進行計算,其缺陷在于彎矩為零點求解難度大,常用土壓力為零點來替代,使多支點樁錨結(jié)構(gòu)內(nèi)力失去了調(diào)整的可能,只有一組特解,導(dǎo)致計算結(jié)果存在較大誤差。而新多支點樁錨法考慮了樁錨結(jié)構(gòu)受力的可調(diào)整性,彌補傳統(tǒng)計算方法唯一解的缺陷,使計算結(jié)果更具可靠性。
基坑支護工程是一種風(fēng)險性大的系統(tǒng)工程,早期的強度控制設(shè)計理論忽視了基坑支護工程的開挖過程、變形演化等關(guān)鍵問題,在支護結(jié)構(gòu)達到強度破壞之前,支護體系有一個變形的發(fā)展和積累過程,這就需要在施工過程中,不斷地進行監(jiān)測跟蹤,并及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)、天氣、周圍環(huán)境狀況等新信息傳遞給設(shè)計人員,實時地對支護設(shè)計方案進行對比調(diào)整,做到動態(tài)化設(shè)計、施工[5]。
本基坑工程的安全等級為一級,監(jiān)測項目如下[6]:
①支護結(jié)構(gòu)周圍土體深層水平位移監(jiān)測;②基坑周邊地面沉降、支護樁水平位移監(jiān)測;③支護樁內(nèi)力監(jiān)測;④錨索應(yīng)力監(jiān)測;⑤地下水位監(jiān)測。
本工程監(jiān)測具體數(shù)據(jù)如下:
①本基坑水平位移為8mm~21mm,沉降值為5mm~14mm。基坑坡頂 W13、C13為最大水平位移點及沉降點。
②深層土體測斜最大位移為F-F剖面的CX02號管3~4m段33.61mm,變化速率0.15mm/day。
本文提出的新多支點樁錨法在求解多支點樁錨結(jié)構(gòu)的受力分析時,能考慮樁錨結(jié)構(gòu)受力的可調(diào)整性,彌補傳統(tǒng)計算方法唯一解的缺陷,使計算結(jié)果更符合實際工況。通過工程實踐證明是可行的,可為今后類似基坑支護工程提供有益借鑒。
[1]朱麗霞.基于等值梁法的基坑支護設(shè)計[J].土工基礎(chǔ),2010,24(6):42-45.
[2]胡曉飛.多支點樁錨計算方法的研究與應(yīng)用[D].泉州:華僑大學(xué),2010.
[3]CECS 22:2005,巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].
[4]劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009,15:5-6.
[5]王薇,羅超,李享松等.基于動態(tài)設(shè)計理念的江洲深基坑內(nèi)支撐優(yōu)化設(shè)計[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2013,10(2):90-95.
[6]GB50497-2009,建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].