論支護(hù)樁鋼筋籠配筋的優(yōu)化方案

徐 海 中

(中鐵城建集團(tuán)第一工程有限公司，山西 太原 030024)

1 設(shè)計(jì)概況

本項(xiàng)目采用理正深基坑軟件做基坑設(shè)計(jì)，支護(hù)形式采用灌注樁加錨索。基坑開挖深8.0 m，上部2.0采用1∶1放坡卸載，支護(hù)樁有效樁長(zhǎng)15.2 m，嵌固深度10 m，樁徑800 mm，樁間距1.5 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25。樁頂設(shè)置冠梁，高800 mm，寬1 000 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。共設(shè)置3道錨索，水平間距1.8 m，豎向間距2.0 m，第一道高度位于冠梁中間。

設(shè)計(jì)工況分為5步，工況1第一層土方開挖深3.0 m，工況2第一道錨索施工，工況3第二層土方開挖深2.0 m，工況4第二道錨索施工，工況5第三層土方開挖深2.0 m，工況6第三道錨索施工，工況7第四層土方開挖深1.0 m。

2 受力分析

2.1 工況1

支護(hù)樁施工完畢后就開始土方開挖，工況1第一層土方開挖深3.0 m，其支護(hù)為懸臂式支護(hù)體系，自由端處位移最大。

通過計(jì)算可知，自由端(2 m處)位移最大，7.5 m和12.5 m處彎矩最大分別為-42.23 kN和30.29 kN，7.5 m和12.5 m處剪力也最大分別為-49.58 kN和27.22 kN。此時(shí)支護(hù)樁承受基坑側(cè)壁土壓力，且抗力需要滿足7.5 m和12.5 m處的彎矩和剪力。

2.2 工況2

工況2是第一道錨索施工，其支護(hù)形式由懸臂式支護(hù)體系變?yōu)橛?個(gè)約束點(diǎn)的樁錨支護(hù)體系，內(nèi)力位移包絡(luò)圖發(fā)生改變。

自由端(2 m處)位移最大，5.0 m和12.0 m處彎矩最大分別為-385.61 kN和49.44 kN，2.5 m和7.5 m處剪力最大分別為230.72 kN和-102.93 kN。

2.3 工況3

第一道錨索和冠梁施工完畢后，開始施工工況3第二層土方開挖深2.0 m，其支護(hù)形式仍為由1個(gè)約束點(diǎn)的樁錨支護(hù)體系。

自由端(2 m處)和8 m處位移最大，6.0 m和12.5 m處彎矩最大分別為-386.18 kN和50.86 kN，2.5 m和9.0 m處剪力最大分別為190.59 kN和-116.84 kN。

2.4 工況4

工況4第二道錨索實(shí)施，其支護(hù)形式變?yōu)橛?個(gè)約束點(diǎn)的樁錨支護(hù)體系。

自由端(2 m處)和8 m處位移最大，7.0 m和13.5 m處彎矩最大分別為-368.90 kN和43.54 kN，4.5 m和9.5 m處剪力最大分別為231.75 kN和-123.19 kN。

2.5 工況5

工況5第三層土方開挖，其支護(hù)形式變?yōu)橛?個(gè)約束點(diǎn)的樁錨支護(hù)體系。

自由端(2 m處)和8 m處位移最大，7.5 m和13.5 m處彎矩最大分別為-423.92 kN和72.60 kN，4.5 m和10.0 m處剪力最大分別為250.18 kN和-139.07 kN。

2.6 工況6

工況6第三道錨索實(shí)施，其支護(hù)形式變?yōu)橛?個(gè)約束點(diǎn)的樁錨支護(hù)體系。

自由端(2 m處)和10 m處位移最大，8.5 m和14.0 m處彎矩最大分別為-321.70 kN和51.25 kN，4.5 m和10.0 m處剪力最大分別為231.96 kN和-106.32 kN。

2.7 工況7

工況7第四層土方開挖，其支護(hù)形式仍為由3個(gè)約束點(diǎn)的樁錨支護(hù)體系。

自由端(2 m處)和10 m處位移最大，8.5 m和14.0 m處彎矩最大分別為-387.09 kN和77.26 kN，4.5 m和11.0 m處剪力最大分別為223.12 kN和-131.50 kN。

3 數(shù)據(jù)匯總

依據(jù)上述受力分析進(jìn)行匯總，鋼筋籠受力分析表見表1。

表1 鋼筋籠受力分析表

4 數(shù)據(jù)處理

將表1中數(shù)據(jù)做成XY散點(diǎn)圖，其中負(fù)值表示支護(hù)樁面向基坑的一面，正值表示背向基坑的一面，2.0 m～18.0 m為支護(hù)樁有效樁長(zhǎng)(2.0 m～8.0 m為懸空段，8.0 m～18.0 m為嵌固段即深入基坑以下)如圖1和圖2所示。

5 結(jié)語

5.1 主筋

在支護(hù)樁面向基坑面的一側(cè)2.0 m～10.0 m處為彎矩較為集中區(qū)域，鋼筋籠主筋應(yīng)在面向基坑的一側(cè)受拉應(yīng)力，需要加強(qiáng)配筋，減少主筋接頭數(shù)量。而基底以下支護(hù)樁背基坑側(cè)的10.0 m～18.0 m處，也是彎矩較為集中的區(qū)域，鋼筋籠主筋在此處受拉應(yīng)力，同樣需要加強(qiáng)配筋，減少主筋接頭數(shù)量。其余部位主筋做構(gòu)造配筋即可。

5.2 箍筋

在支護(hù)樁樁頂處至基坑底部位置(2.0 m～8.0 m)處為剪應(yīng)力較為集中區(qū)域，設(shè)計(jì)上一般做箍筋加密區(qū)抵抗剪應(yīng)力。其余部位箍筋按照構(gòu)造配筋。