預應力錨索地連墻在水利工程基坑支護中的應用

蔣兵輝

（華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021）

在當前城市化建設進程不斷加快的產(chǎn)業(yè)時代背景下，建筑企業(yè)作為當前新市場經(jīng)濟常態(tài)下的龍頭產(chǎn)業(yè)，在推動國民經(jīng)濟進一步發(fā)展中具有重要作用，但不可否認的是，隨著市政工程建設規(guī)模和建設數(shù)量的不斷擴增，其安全事故的發(fā)生率也呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢，破壞社會穩(wěn)定性的同時，也給人們的生命財產(chǎn)埋下了巨大的安全隱患，故此為從根本上有效地解決上述問題，科研工作者經(jīng)過不斷地探索實踐，預應力錨索地連墻施工技術應運而生，被廣泛地應用于水利工程基坑支護中，在保障工程施工質(zhì)量和提高工程施工安全性等方面發(fā)揮了重要作用[1]。

1 預應力錨索地連墻在水利工程深基坑支護中模型建立的概述

水利工程作為市政工程的重要組成部分，在推動國民經(jīng)濟發(fā)展、便捷人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中發(fā)揮了重要作用，而預應力錨索地連墻是近年來工程建筑施工作業(yè)過程中，施工單位開始應用并逐漸發(fā)展起來的一種新型基坑支護結構，具體而言它其實是一種將打入土體的預應力錨索與砂漿、土體形成的混合錨結體作為地下連續(xù)墻的錨固受力體系，與傳統(tǒng)基坑支護技術結構相比，預應力錨索地連墻的應用不僅在提高工程施工質(zhì)量和施工效率等方面發(fā)揮了重要作用，與此同時在實際施工作業(yè)過程中，它不需要設支撐、不影響結構施工、支護墻可作為永久結構的一部分，極大地提高了產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.1 深基坑支護結構模型建立的概述

在進行深基坑支護結構模型建立的過程中，為從根本上保障模型建立的科學性、合理性和有效性，水利工程施工單位需綜合考慮工程的施工目的和施工需求，而后利用ABAQUS有限軟件，對地連墻支護結構的影響因素進行綜合考慮，以此來保障模型建立的科學合理。通常而言在進行深基坑支護模型構建過程中，基坑支護模型的寬度在Y向上，其設置長度為三倍基坑長度，在向上設置的長度應為預應力錨索地連墻的垂直長度，至于在Z向上設置的長度，則需按照工程報告中所提供的鉆孔地質(zhì)勘探資料中相關數(shù)據(jù)進行建立，基坑開挖過程在模型中使用“單元生死”模擬。

1.2 土體本構模型與參數(shù)設置的概述

通常而言，與其它市政工程相比，水利工程在施工作業(yè)過程中，通常而言其基坑附近的實際土層和地表起伏不大，因此要想從根本上切實保障工程施工作業(yè)的科學性、合理性和有效性，在對土體本構模型與參數(shù)設置過程中，工作人員可利用Mohr—Coulomb彈塑性本構模型，而基坑支護結構（地連墻及錨桿）則可采用線彈性模型，至于結構和土體之間相互作用的接觸單元，為保障后期工程施工的順利進行，建筑企業(yè)可采用無厚度的接觸面本構模型。

1.3 工況信息的基本概述

在水利工程施工作業(yè)過程中，當?shù)剡B墻兩側水位相差比較大，在一定程度上不僅會降低工程整體的施工質(zhì)量和施工效率，與此同時還會嚴重破壞工程的穩(wěn)定性，最終給企業(yè)的整體發(fā)展而言造成了極為不利的影響，故此為從根本上避免上述問題的產(chǎn)生，對預應力錨索地連墻施工期的不同工況數(shù)據(jù)進行計算是極為必要的，具體而言其工程計算數(shù)值如下：其一在，在工程施工作業(yè)過程中，在進行第一段工程施工作業(yè)時，當?shù)剡B墻混凝土強度達到設計強度百分之九十時，為從根本上保障工程的施工進度和施工質(zhì)量，工程相關工作人員愛進行墻前地面開挖工程時，當開挖至墻體頂部以下一點五米處左右，相關人員需在高程－1.0m處打入第一層錨索；其二，在進行第二段工程施工作業(yè)時，當繼續(xù)開挖墻前基坑土方至高程－4.7m左右，相關工作人員需在高程－4.2m處打入第二層錨索；其三，在進行第三段工程施工作業(yè)時，當繼續(xù)開挖墻前基坑土方至高程－7.2m左右，相關工作人員需在高程－6.7m處打入第三層錨索；其四，在進行最后一段工程施工作業(yè)時，當繼續(xù)開挖墻前基坑土方至高程－7.3m左右，相關工作人員在其－6.8m處打入最后一層錨索。

2 預應力錨索地連墻的結構內(nèi)力及位移的基本概述

圖1 預應力錨索地連墻各斷面分布圖（地連墻斷面B2、C2、D2處采用的三層錨桿）

2.1 預應力錨索地連墻位移分析

（1）預應力錨索地連墻橫河向位移分析。在當前工程施工作業(yè)過程中，水利工程的施工質(zhì)量和施工效率一直以來受到了社會各界的高度關注，故此為從根本上提高工程整體施工效益，對預應力錨索地連墻橫河向位移進行全面分析也是極為必要的，究其原因主要是因為在進行深基坑開挖作業(yè)過程中，開挖作業(yè)的不合理會導致圍護結構的變形，最終對企業(yè)的整體發(fā)展造成極為不利的影響，而通過對連墻橫河向位移變化情況進行全面且系統(tǒng)分析，從某方面而言不僅僅能有效地控制連墻的變形，最主要的是能夠天宮連墻的穩(wěn)定性，最終為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)奠定良好基礎。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，在水利工程施工作業(yè)過程中，當斷面開挖第一層土后通常而言橫河向位移為負值且數(shù)值也較小，但是隨著工程施工作業(yè)的進行，預應力錨索地連墻跨中斷面的橫河向位移逐漸增加，而各斷面的橫河向位移則隨著高程的降低而不斷下降。

（2）預應力錨索地連墻豎向位移分析。通過上述分析可知，在進行水利工程施工作業(yè)過程中，預應力錨索地連墻跨中斷面的橫河向位移會隨著工程作業(yè)逐漸增加，但各斷面的橫河向位移則會隨高程降低而不斷下降，故此為從根本上確保地連墻的穩(wěn)定性、對預應力錨索地連墻豎向的位移變化情況進行系統(tǒng)化分析是極為必要的，從某方面來講其可有效地控制地連墻底部的回彈值，最終對企業(yè)的整體發(fā)展奠定良好基礎。根據(jù)大量的調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，在進行工程施工作業(yè)過程匯總，地連墻豎直向位移為正數(shù)時，則表示發(fā)生了回彈，具體表現(xiàn)為：開挖至第一層土后，通常而言地連墻B2斷面豎直向位移隨著開挖的進行逐漸增大，且均為正值，這也就是表示在進行開挖作業(yè)過程中，這一部分均表現(xiàn)出了上抬的跡象；在進行第二層土開挖作業(yè)過程中，地連墻C2斷面的豎直向位移在前三次開挖時，其數(shù)值為正數(shù)，則均表示它們的狀態(tài)為上抬，但是在進行第四次開挖時，與前三次相比，它的數(shù)值有所下降，則表示第四次的開挖相對于第三次開挖，有一定的下沉，此外由于地連墻縱向有著較大的剛度，同一斷面不同高程的豎直向位移基本相同。

2.2 預應力錨索地連墻應力分析的基本概述

在當前市政工程數(shù)量和規(guī)模不斷擴大的產(chǎn)業(yè)時代背景下，地連墻的應力狀況作為衡量工程安全的重要指標，在水利工程施工作業(yè)過程中，它不僅與鋼筋混凝土結構安全性能有著直接聯(lián)系，此外正確的應力分析也是當前保障工程施工質(zhì)量和施工效率的重要參考數(shù)值。從目前來看，在工程施工作業(yè)過程中，預應力錨索地連墻由于受基坑開挖的影響，勢必會產(chǎn)生向基坑內(nèi)部的橫河向位移，這將引起地下連續(xù)墻順河向應力的增大，最終給工程的施工作業(yè)帶來一定影響，因此對其順河向應力和豎直向應力進行全面分析也是極為必要的。

3 結語

總而言之，隨著近年來社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城市化、工業(yè)化建設進程的不斷加快，市政工程的建設規(guī)模和建設數(shù)量取得了突破性進展，而水利工程作為與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活息息相關的市政工程，其施工質(zhì)量和施工安全性也受到了人們的高度關注，但由于其工程施工場地的特殊性，因此為從根本上切實保障工程整體施工效益，推動產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，將預應力錨索地連墻技術應用于水利工程基坑支護中是極為必要的，從某方面而言通過建立相關模型可對相關數(shù)據(jù)進行分析，以此來切實保障工程作業(yè)的合理性、科學性，進而為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)打下堅實基礎。