單支點(diǎn)樁錨土釘聯(lián)合支護(hù)在云南某深基坑中的應(yīng)用

梁銘+張紹和+舒彪+匡立新

【摘 要】在城區(qū)對(duì)深基坑進(jìn)行支護(hù)時(shí)，因地質(zhì)和施工條件復(fù)雜，單一支護(hù)方式往往難以滿足基坑的變形與穩(wěn)定性要求。單支點(diǎn)樁錨土釘聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種復(fù)合優(yōu)勢(shì)明顯的組合支護(hù)方式，可有效控制基坑變形、減少施工難度。但目前該方法的設(shè)計(jì)理論尚未成熟，限制了其工程應(yīng)用推廣。利用工程類比法，基于前人研究的土壓力分配模型，結(jié)合規(guī)范及相關(guān)研究理論將其運(yùn)用于云南某深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，分別就樁錨結(jié)構(gòu)及土釘結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并根據(jù)規(guī)范要求對(duì)其進(jìn)行了安全性驗(yàn)算，確定了該方法的適用性及此設(shè)計(jì)思路的可行性。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)合支護(hù)；深基坑；土壓力分配；基坑設(shè)計(jì)

【Abstract】Due to complicated geological and construction conditions in urban district，single support methods usually cant meet the deformation and stability requirements of deep foundation pits.As a competitive combined supporting method，single fulcrum pile-anchor and soil nailing supporting system can effectively control deformation of foundation pit and reduce the construction difficulties.However，this method of design is not yet mature， which limits its promotion.Therefore，base on engineering analogy method，soil pressure distribution model of related research and regulations，the method mention above was applied to a deep foundation pit supporting design in Yunnan province.In this paper，the pile-anchor and soil-nailing part was designed respectively，and then the safety checking was carried out in accordance with specifications，thereby the applicability of the method and the feasibility of the design were identified initially.

【Key words】Composite supporting system；Deep foundation pit；Distribution of soil pressure；Design of foundation pit

0 前言

隨著地下空間開(kāi)發(fā)不斷深入，城區(qū)內(nèi)地下管網(wǎng)交錯(cuò)、周邊建筑密集等條件使傳統(tǒng)單一支護(hù)形式逐漸難以滿足基坑穩(wěn)定等要求。發(fā)展復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)成為了深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展的方向[1]。王媛媛等[2]指出微型樁+預(yù)應(yīng)力錨桿+土釘?shù)漠愋詮?fù)合支護(hù)方式較為可靠，但設(shè)計(jì)上仍缺乏有關(guān)理論。馬平等[3]采用FLAC3D分析指出分別計(jì)算法使單獨(dú)土釘設(shè)計(jì)偏于危險(xiǎn)，而單獨(dú)樁錨設(shè)計(jì)則偏為保守。因此需對(duì)聯(lián)合結(jié)構(gòu)中各部分受力分配進(jìn)行進(jìn)一步研究。郭院成等[4-5]指出錨桿預(yù)應(yīng)力及樁身剛度對(duì)土壓力分配有較大影響。劉建偉[6]以變形協(xié)調(diào)法得出了土壓力分配系數(shù)的取值范圍。李峰[7]推導(dǎo)了考慮時(shí)變效應(yīng)的土壓力估算公式。由以上可知，單支點(diǎn)樁錨與土釘在豎向的聯(lián)合方式可控制基坑變形和減少施工難度，在河南粉土地區(qū)取得了較廣泛的應(yīng)用。因此針對(duì)云南陸良縣城區(qū)內(nèi)某大型粉土深基坑，擬采用此支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，探究該方法在該地區(qū)的適用性及設(shè)計(jì)思路的可行性。

1 工程地質(zhì)及條件

1.1 工程概況

擬建場(chǎng)地位于云南省陸良縣，規(guī)劃總用地面積為62603.26m2，預(yù)計(jì)開(kāi)挖深度為現(xiàn)地表以下10.0m。安全等級(jí)為二級(jí)。區(qū)域地層巖性構(gòu)成可分為3個(gè)單元層。由于本基坑平面類似一矩形，計(jì)算方法類似，故以基坑西側(cè)為例給出設(shè)計(jì)思路。主要計(jì)算地層參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2 方案論證

本工程地處城區(qū)中心，支護(hù)首要目標(biāo)為控制位移及變形量。土釘結(jié)構(gòu)難以控制變形首先不予考慮。樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)可較好控制基坑變形，但基坑較深需加長(zhǎng)錨桿以提供足夠預(yù)應(yīng)力，但城區(qū)地下可利用空間有限。故考慮將錨桿土釘進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。一方面，土釘土體間的摩擦力可減少樁體受力而減少樁長(zhǎng)和預(yù)應(yīng)力；另一方面，樁錨結(jié)構(gòu)可使土釘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更易滿足要求。結(jié)合河南相似土層分布地區(qū)已有經(jīng)驗(yàn)，擬采用樁錨與土釘?shù)呢Q向聯(lián)合的支護(hù)方式。劉建偉[6]給出了相應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)算參考。土壓力計(jì)算采用朗肯土壓力理論，墻后均布荷載取20kPa/m。

同時(shí)為避免地面沉降于樁后施工止水帷幕進(jìn)行止水。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 土壓力分配模式

2.4 土釘設(shè)計(jì)

由2.3得土釘承擔(dān)土壓力為總土壓力的0.2倍。在土釘設(shè)計(jì)中取滑動(dòng)面與水平面夾角為，依照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。其余設(shè)計(jì)如配筋等參考相關(guān)規(guī)范。

經(jīng)計(jì)算得：排樁樁徑800mm，間距1.5m，樁長(zhǎng)15.5m，采用C25混凝土，縱筋10C18，箍筋8@200；錨桿位于自然地表下2.5m，直徑32mm，采用HRB400號(hào)鋼筋，水平間距1.5m，桿長(zhǎng)20m；土釘自自然地表3.9m處向下共設(shè)置5排，直徑16mm，采用HRB400號(hào)鋼筋，水平間距1.5m，豎直間距1.4m，桿長(zhǎng)9m。

樁后采用落底式止水帷幕布置于基坑四周，樁徑800mm，樁距550mm，搭接長(zhǎng)度250mm?；游鱾?cè)支護(hù)布置見(jiàn)圖2。

2.5 聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算

將聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)整體視為帶水平力的重力式擋土墻，采用圓弧條分法進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算得最小安全系數(shù)為1.43，滿足規(guī)范要求；抗隆起驗(yàn)算安全系數(shù)為2.91，滿足要求。

經(jīng)計(jì)算得基坑西側(cè)錨固點(diǎn)的側(cè)移值為5.42mm。符合規(guī)范要求。

3 結(jié)論

單支點(diǎn)樁錨土釘聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)可有效控制基坑變形及減少地下空間利用，本文通過(guò)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了該種復(fù)合結(jié)構(gòu)的適用性及設(shè)計(jì)可行性。但土壓力具有時(shí)效性且各部分承擔(dān)比例隨著結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生變化，尚缺乏系統(tǒng)的計(jì)算過(guò)程。此外還需進(jìn)一步探究各種復(fù)合形式，逐步完善樁錨土釘聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]