預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻變形試驗(yàn)研究
2010-12-31 00:00:00韓國棟徐會(huì)文杜關(guān)記韓森
中華建設(shè)科技 2010年12期
【摘 要】通過對深圳假日廣場深基坑預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的全過程變形的監(jiān)測，對該支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了包括基坑周邊水平位移觀測、基坑周邊沉降觀測、邊坡深層土體水平位移觀測等在內(nèi)的現(xiàn)場測試研究，總結(jié)了該支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及位移的變化規(guī)律及影響因素，擬在揭示該支護(hù)方法的工作原理及變形特征，進(jìn)一步為該支護(hù)方法的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力錨索；復(fù)合土釘支護(hù)；全過程監(jiān)測；深基坑
Prepare should dint anchor man compound the soil nail a wall to transform to experiment research
Han Guo-dong1，Xu Hui-wen1，Du Guan-ji2，Han Sen3
(1.Jilin university construction engineering college Changchun Jilin 130026;
2.Tianjin investigateinstitute Tianjin 300000;
3.Shengzhen dizhi construction engineering company Shengzhen Guangdong 518000)
【Abstract】Whole process monitoring of deformation， including the horizontal displacement observation、the settlement observation around the foundation pit，the horizontal displacement observation of deep slope soil-site， was conducted for the prestressed anchor rope composite soil nailing of a deep foundation pit for the Shenzhen Holiday Plaza to reveal its working principle and deformation characteristic. The deformation and the influence of displacement were summed up to provide a scientific basis for the design and construction.
【Key words】Prestressed anchor rope composite soil nailing; Whole process monitoring; Deep foundation pit1. 問題的提出
復(fù)合土釘支護(hù)是在土釘支護(hù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、用于基坑支護(hù)或提高邊坡穩(wěn)定性的一種新技術(shù)，在我國的城市建設(shè)中己有大量的工程實(shí)踐，但復(fù)合土釘支護(hù)的理論落后于實(shí)踐，設(shè)計(jì)分析方法不完善，試驗(yàn)研究不多，又限制了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)是復(fù)合土釘支護(hù)中常用而有效的一種技術(shù)方法，是采用土釘與預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)。它可以有效地控制基坑變形，大大提高基坑邊坡的穩(wěn)定性。本文通過對預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)進(jìn)行較為全面的分析和測試，擬進(jìn)一步揭示該支護(hù)方法的變形特征，為該支護(hù)方法的設(shè)計(jì)和施工提供較為科學(xué)的依據(jù)。
2. 工程概況及工程地質(zhì)條件
2.1 工程概況
假日廣場深基坑支護(hù)工程位于深圳市南山區(qū)，北鄰世界花園，南靠深南大道和深圳地鐵，與世界之窗隔路相望。場地西北東三面鄰近市政道路，道路周邊分布有世界花園供水管道和排污管道、市政雨水管道和燃?xì)夤艿酪约巴ㄐ殴饫|，東側(cè)道路對面為五星級深圳威尼斯酒店，周邊環(huán)境復(fù)雜?；?xùn)|西向長308.2m，南北向?qū)?6.5m～82.5m，總開挖面積20000m2?；娱_挖深度東西北三側(cè)為17.6～21.0m，基坑南側(cè)開挖深度為13.8～18.7m。
2.2 工程地質(zhì)條件。
場地地層由第四系人工填土層、坡洪積層、殘積層和燕山期基巖組成，主要巖性及特征如下：
素填土：0.3～5.1 m，褐紅色、褐黃色，以粘性土為主，含少量碎石及生活垃圾，底部有填塊石，稍濕-濕，松散。
含礫粘土：0.9～6.2 m，褐紅、褐黃色，粘性土為主，不均勻含有石英礫8.6%～38.3%，底部地段含礫量較高，可—塑性，稍濕—濕，該層在南側(cè)缺失。
礫質(zhì)粉質(zhì)粘土：10.0～21.2 m，褐紅、褐黃色，由粗粒花崗巖殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)可辨，除石英砂巖外其他礦物均風(fēng)化成粘性土，石英礫含量1.6%～47.4%，稍濕，硬塑。
粗粒花崗巖：未見底，主要成分為石英、長石及云母，基坑開挖范圍在北側(cè)裸露到其中風(fēng)化。
3. 試驗(yàn)方案及裝置
圖1A試驗(yàn)剖面土釘內(nèi)力及錨頭內(nèi)力測點(diǎn)布置圖
為了揭示預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)方法的變形特征，對該支護(hù)方法進(jìn)行了現(xiàn)場測試研究?，F(xiàn)場測試包括水平、垂直位移和沉降量等。
3.1 試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
本試驗(yàn)的目的主要是通過對復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的全過程變形的監(jiān)測，總結(jié)其變化規(guī)律及影響因素。
3.2 試驗(yàn)方案。
現(xiàn)場試驗(yàn)包括基坑周邊水平位移觀測、基坑周邊沉降觀測、邊坡深層土體水平位移測試、等。
基坑變形、邊坡土體位移監(jiān)測依據(jù)《深圳地區(qū)建筑深基坑支護(hù)》進(jìn)行。具體為基坑開挖期間每三天測一次，基坑開挖結(jié)束后每周測一次，如遇大暴雨和超過警戒值須加密觀測，觀測應(yīng)從基坑開挖或降水當(dāng)日實(shí)施。基坑開挖完成后且變形已趨于穩(wěn)定時(shí)可適當(dāng)延長觀測間隔時(shí)間，在地下構(gòu)筑物完成后既可結(jié)束觀測。各種觀測點(diǎn)的布置見圖1。
圖2 水平位移日程曲線圖
圖3 土體水平位移
3.3 試驗(yàn)裝置。
3.3.1 水平、垂直位移測試。
3.3.1.1 水平位移采用德國產(chǎn)T2經(jīng)緯儀，在基坑邊上每邊相交點(diǎn)設(shè)置一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)，采用小角度位移法測出基坑邊水平位移，測量精度為0.1mm。
3.3.1.2 垂直位移采用瑞士產(chǎn)的WILDN3精密水準(zhǔn)儀，測量精度為0.1mm。
3.3.2 土體位移測試。
在距離基坑開挖線0.5mm位置布置一個(gè)測斜孔孔徑110mm，測斜管采用專用PVC管；采用美國產(chǎn)GK6000型全自動(dòng)測斜儀。
4. 試驗(yàn)成果及其分析。
4.1 復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)位移、沉降的觀測結(jié)果。
4.1.1 復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)位移觀測結(jié)果。
4.1.1.1 坡頂位移觀測結(jié)果(見圖2)。4.1.1.2 邊坡內(nèi)部土體位移觀測結(jié)果。從基坑開挖至開挖完成后一個(gè)月對A試驗(yàn)剖面共進(jìn)行了48次測斜觀測。圖3中分別畫出開挖至第三層、第五層、第七層和開挖完成后的不同深度土體水平位移的變化情況。
4.1.2 復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降觀測結(jié)果（見圖4）。
圖4 A 、B剖面觀測點(diǎn)沉降日程曲線
4.2 復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)位移、沉降觀測結(jié)果分析。4.2.1 坡頂位移觀測結(jié)果分析。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
4.2.1.1 曲線的開始階段斜率比較大，后面變小。這是支護(hù)初期，支護(hù)體系是土釘，作為一種被動(dòng)受力體系，開始階段對于基坑位移的控制作用沒能充分發(fā)揮，位移速率大。隨著基坑下挖，位移增大，土釘開始發(fā)揮作用，一定程度上控制了基坑變形。從圖中可以看到在張拉鎖定以后開挖到第四層錨索時(shí)，速率明顯降低，作為主動(dòng)受力體系的錨索，是控制基坑位移的關(guān)鍵因素，再加上上部土釘強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，兩者的共同約束作用，使得以后開挖支護(hù)的水平位移發(fā)展趨勢比較平緩，不存在較大的突變。通過對比開挖第四層和開挖第六層和第八層的速率還可以看出，靠近基坑上部的錨索控制水平位移的效果更明顯，因此應(yīng)盡可能把錨索布置在開挖邊坡的中上部區(qū)域。
4.2.1.2 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，由每層瞬時(shí)開挖引起的水平位移與本層開挖所引起的總水平位移的比值隨開挖深度遞減，變化范圍在25％～5％，說明瞬時(shí)開挖效應(yīng)引起的變形最大可以達(dá)到開挖引起總體變形的1/4，因此每層開挖完成后快速地構(gòu)筑支護(hù)結(jié)構(gòu)有利于減小邊坡的總體位移。
4.2.2 邊坡內(nèi)部土體位移觀測結(jié)果分析。從圖3可以看出：在開挖至第三層時(shí)，屬于典型的土釘墻支護(hù)，從圖中可以看出：越靠近地表，水平位移越大。開挖至第五層時(shí)，發(fā)生最大水平位移的位置已經(jīng)開始下移，雖然最大水平位移仍然在基坑邊坡的中上部，但置入土體的第三排預(yù)應(yīng)力錨索已經(jīng)開始發(fā)揮約束土體變形的作用。開挖至第七層時(shí)，發(fā)生最大水平位移的位置向下移動(dòng)更明顯，此時(shí)，基坑最大水平位移已經(jīng)轉(zhuǎn)移到第三排和第五排預(yù)應(yīng)力錨索之間。當(dāng)基坑開挖到底后，整個(gè)邊坡的水平位移變化特征已經(jīng)就非常明顯，表現(xiàn)為中間大，上下小的'勺'狀分布，水平位移最大值發(fā)生在基坑邊坡中偏下的位置。
4.2.3 地面沉降觀測結(jié)果分析。
4.2.3.1 從圖4中可以看出，累積沉降曲線走勢平緩，這說明基坑每層開挖的瞬時(shí)效應(yīng)對沉降的影響不大。沉降值是在本層開挖完成到下一層開挖前這段時(shí)間內(nèi)逐漸形成的。
4.2.3.2 觀察圖4中不同開挖深度處的基坑邊沉降值差異不是很大，所產(chǎn)生的沉降主要由降水固結(jié)所引起。
5. 結(jié)論
通過試驗(yàn)研究，得出預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力特征如下：
5.1 預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)變形具有漸進(jìn)性，瞬時(shí)開挖效應(yīng)不明顯。
5.2 預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)變形具有空間效應(yīng)；預(yù)應(yīng)力錨索能免有效地減小基坑邊坡的水平位移變形；且靠近邊坡上部布置的錨索對于減小坡頂?shù)乃矫嫖灰聘袑?shí)際意義。
5.3 基坑邊坡沉降變形不存在瞬時(shí)開挖效應(yīng)。
5.4 預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土無權(quán)支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移最大值在基坑邊坡中部偏聽偏信下的位置，沿邊坡深度變形表現(xiàn)為“鼓肚”狀分布。
參考文獻(xiàn)
［1］ 林森.復(fù)合土釘強(qiáng)在深基坑工程中的應(yīng)用分析［J］，建筑科學(xué)，2009.3.
［2］ 劉方淵，左文貴.土釘墻與預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)在某大廈基坑工程中的應(yīng)用［J］，采礦技術(shù)，2008.7
