基于新多支點(diǎn)樁錨法的深基坑工程應(yīng)用實(shí)例分析

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(mén) 361021)

引 言

目前，對(duì)于多支點(diǎn)樁錨結(jié)構(gòu)受力計(jì)算主要采用經(jīng)典靜力平衡法，通過(guò)假定土壓力零點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)彎距零點(diǎn)，將多支點(diǎn)樁錨等效為多個(gè)組合單元進(jìn)行計(jì)算，這些方法都是為了方便手算而建立起來(lái)的，其主要缺陷在于求解彎矩零點(diǎn)較為困難，常簡(jiǎn)化為土壓力為零點(diǎn)來(lái)替代，結(jié)果只有一組特解[1]。使多支點(diǎn)樁錨結(jié)構(gòu)喪失了本身內(nèi)力的可調(diào)整能力，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工況往往存在很大的誤差。而本文提出的新多支點(diǎn)樁錨計(jì)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(jì)算方法帶來(lái)的誤差，結(jié)果更符合實(shí)際工況[2]。

1 工程概況

本工程是由多個(gè)地下室共同開(kāi)挖、支護(hù)一起施工而形成的復(fù)雜深基坑。基坑平面呈矩形，長(zhǎng)約440m，寬約240m，開(kāi)挖深度約14m。

1.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，地層至上而下分布詳情見(jiàn)(表1)。

表1 場(chǎng)地地層分布表

1.2 地下水情況

工程場(chǎng)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。

1.3 基坑支護(hù)方案選擇

根據(jù)場(chǎng)地的地質(zhì)資料、周邊環(huán)境條件和基坑開(kāi)挖深度等綜合分析，決定多個(gè)項(xiàng)目采用共同基坑開(kāi)挖支護(hù)。

錨索聯(lián)合鉆孔灌注樁背拉支護(hù)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(hù)形式見(jiàn)(圖 1、2)。

圖1 基坑平面圖

圖2 基坑支護(hù)典型斷面圖

2 工程設(shè)計(jì)計(jì)算與分析比較

2.1 新多支點(diǎn)樁錨法的計(jì)算模型

針對(duì)本文采用的新多支點(diǎn)樁錨法建立受力分析模型，具體如(圖3)所示，新多支點(diǎn)樁錨法的具體計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)(圖4)。

2.2 工程實(shí)例計(jì)算

以(圖1)中F1-F1斷面為例計(jì)算，分別計(jì)算各土層單位長(zhǎng)度所受的主、被動(dòng)土壓力值，并作出力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖，見(jiàn)(圖5)。

分別采用三種不同的計(jì)算方法，對(duì)圍護(hù)樁的受力進(jìn)行計(jì)算，具體結(jié)果如(表2)。

圖3 新多支點(diǎn)樁錨結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖

表2 不同算法計(jì)算樁身內(nèi)力結(jié)果

圖4 新多支點(diǎn)樁錨法計(jì)算流程圖

圖5 主、被動(dòng)土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖

從(表2)中可以看出，三種計(jì)算結(jié)果有較大差別，主要原因是:傳統(tǒng)的多支點(diǎn)樁錨結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法是建立在手算的基礎(chǔ)上，通常將多支點(diǎn)樁錨等效為多個(gè)單支錨結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，其缺陷在于彎矩為零點(diǎn)求解難度大，常用土壓力為零點(diǎn)來(lái)替代，使多支點(diǎn)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(jì)算結(jié)果存在較大誤差。而新多支點(diǎn)樁錨法考慮了樁錨結(jié)構(gòu)受力的可調(diào)整性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)計(jì)算方法唯一解的缺陷，使計(jì)算結(jié)果更具可靠性。

3 基坑監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)工程是一種風(fēng)險(xiǎn)性大的系統(tǒng)工程，早期的強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)理論忽視了基坑支護(hù)工程的開(kāi)挖過(guò)程、變形演化等關(guān)鍵問(wèn)題，在支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度破壞之前，支護(hù)體系有一個(gè)變形的發(fā)展和積累過(guò)程，這就需要在施工過(guò)程中，不斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè)跟蹤，并及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、天氣、周?chē)h(huán)境狀況等新信息傳遞給設(shè)計(jì)人員，實(shí)時(shí)地對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比調(diào)整，做到動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)、施工[5]。

3.1 基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

本基坑工程的安全等級(jí)為一級(jí)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如下[6]:

①支護(hù)結(jié)構(gòu)周?chē)馏w深層水平位移監(jiān)測(cè);②基坑周邊地面沉降、支護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè);③支護(hù)樁內(nèi)力監(jiān)測(cè);④錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè);⑤地下水位監(jiān)測(cè)。

3.2 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

本工程監(jiān)測(cè)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(diǎn)及沉降點(diǎn)。

②深層土體測(cè)斜最大位移為F-F剖面的CX02號(hào)管3～4m段33.61mm，變化速率0.15mm/day。

4 小結(jié)

本文提出的新多支點(diǎn)樁錨法在求解多支點(diǎn)樁錨結(jié)構(gòu)的受力分析時(shí)，能考慮樁錨結(jié)構(gòu)受力的可調(diào)整性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)計(jì)算方法唯一解的缺陷，使計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際工況。通過(guò)工程實(shí)踐證明是可行的，可為今后類(lèi)似基坑支護(hù)工程提供有益借鑒。

[1]朱麗霞.基于等值梁法的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)[J].土工基礎(chǔ)，2010，24(6):42-45.

[2]胡曉飛.多支點(diǎn)樁錨計(jì)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(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009，15:5-6.

[5]王薇，羅超，李享松等.基于動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念的江洲深基坑內(nèi)支撐優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，10(2):90-95.

[6]GB50497-2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].