地下連續墻與壓力分散型錨桿組合式擋土結構研究與工程應用

2014-03-02 03:01:32輝1張曉松2李興兵王正宏

中國新技術新產品 2014年13期

李輝1張曉松2李興兵王正宏

（1．江蘇省工程勘測研究院有限責任公司, 江蘇揚州 225002；2．江蘇省水利勘測設計研究院有限公司,江蘇揚州 225001；3．江蘇鴻基巖土工程有限公司，江蘇揚州 225002）

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本課題圍繞在基礎工程深基坑開挖與支護中的關鍵技術問題，結合大型水利工程實際，進行了試驗研究與工程性應用。為積累這一新型支護結構的設計參數和施工工藝，通過采集監測數據，與理論設計值進行對比、分析，找出數據差異的影響因素和原因，了解和掌握組合式結構的實際受力、周邊變形、錨桿預應力損失等特點，為今后類似工程優化設計積累經驗。

鋼筋砼連續墻；壓力分散型錨桿；組合式支護結構；工藝性研究；數據監測分析

1 研究思路

本次結合南水北調東線工程淮安四站基坑工程，從建筑物的整體穩定、工程投資、工程施工質量、工期要求等多方面，綜合研究直立式擋土結構對保護原狀土性狀的設計及工藝性參數。國內外直立式支護結構方案的型式較多，結合大型、重點水利工程特點分析研究和方案比選，采用土層錨固技術和地下連續墻技術組合，共同形成擋土結構體系更為可行、經濟、合理，由此承擔側向土壓力的作用，減少土方開挖量，保護基底原狀土層。

為確保該支護結構的先進性、創新性和安全性，在支護結構的兩項主要工藝上，采用液壓抓斗式地下成墻技術和壓力分散型預應力錨桿技術兩種工藝。

1.1 依托工程概況

南水北調東線第一期工程設計引水流量為100 m3/s。泵站采用立式軸流泵機組共4臺套（其中1臺為備用機組），肘形流道進水，平直管出水，快速閘門斷流。根據泵房結構布置，泵站站身底板底面高程為-4.6m～-6.4m.

1.2 工程地質條件。如表1所示。

2 組合式支護結構方案

2.1 支護結構型式如圖1所示。

2.2 支護結構設計

2.2.1 地連墻設計：

砼強度等級C25，滲透系數K≤i*10-6cm/s；2）墻體厚度為60cm；3）嵌固深度：采用“彈性線”法進行計算，最大彎矩為90.76kN.m，墻底高程為－9.50m。墻頂高程為2.90m。

2.2.2 錨桿設計：1）錨固中心點高程：－1.0m，傾角15°；2）錨桿型式：壓力分散型預應力鋼絞線錨桿結構。3）每米錨桿拉力為108kN，間距2.5m/根，單根錨桿的軸向拉力設計值Nt為280kN。4）錨桿桿體截面積為As＝241.43mm2，鋼絞線規格1×7標準型12.7－1860，無粘結型，錨束數量為 4束。5）錨固段長度為12.0m，分為兩個錨固段，每段長6.0m；自由段長度為6.0m，錨桿總長為18m。6）安全系數2.3，滿足規范要求。7）錨固結構設計：錨具采用OVM13-4型張拉鎖定。錨固段直徑為20cm，充填材料為水泥砂漿。8）鎖定荷載的確定：錨索張拉鎖定荷載為設計張拉力的75%，即為210kN。如圖2所示。

圖1 基坑支護結構剖面圖

表1

3 應用效果與數據分析

3.1 檢測方案：支護結構應力監測儀器采用鋼（振）弦式測試儀，檢測土壓力、鋼筋應力、孔隙水壓力及錨索張拉應力等相關數據；支護結構頂面變形、位移觀測采用經緯儀檢測。如圖3所示。

3.2 數據分析與結論.如圖4所示。

3.2.1 土壓力數據分析：如圖5、6所示。

分析與結論：經計算與實測土壓力值對比兩者比較接近，說明在土質性狀較好地粘性土地層中，設計采用的凝聚力（c值）指標取0.55左右作為折減系數是基本合理的，是安全、經濟的。由實測土壓力和計算土壓力對比，基坑面以下地連墻墻前土壓力遠小于被動土壓力計算值，約為被動土壓力的0.3～0.5倍，但大于主動土壓力計算值，說明地連墻位移較小，處于安全狀態。