地下连续墙与压力分散型锚杆组合式挡土结构研究与工程应用

2014-03-02辉1张晓松2李兴兵王正宏

中国新技术新产品 2014年13期

李辉1张晓松2李兴兵王正宏

（1．江苏省工程勘测研究院有限责任公司, 江苏扬州 225002；2．江苏省水利勘测设计研究院有限公司,江苏扬州 225001；3．江苏鸿基岩土工程有限公司，江苏扬州 225002）

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本课题围绕在基础工程深基坑开挖与支护中的关键技术问题，结合大型水利工程实际，进行了试验研究与工程性应用。为积累这一新型支护结构的设计参数和施工工艺，通过采集监测数据，与理论设计值进行对比、分析，找出数据差异的影响因素和原因，了解和掌握组合式结构的实际受力、周边变形、锚杆预应力损失等特点，为今后类似工程优化设计积累经验。

钢筋砼连续墙；压力分散型锚杆；组合式支护结构；工艺性研究；数据监测分析

1 研究思路

本次结合南水北调东线工程淮安四站基坑工程，从建筑物的整体稳定、工程投资、工程施工质量、工期要求等多方面，综合研究直立式挡土结构对保护原状土性状的设计及工艺性参数。国内外直立式支护结构方案的型式较多，结合大型、重点水利工程特点分析研究和方案比选，采用土层锚固技术和地下连续墙技术组合，共同形成挡土结构体系更为可行、经济、合理，由此承担侧向土压力的作用，减少土方开挖量，保护基底原状土层。

为确保该支护结构的先进性、创新性和安全性，在支护结构的两项主要工艺上，采用液压抓斗式地下成墙技术和压力分散型预应力锚杆技术两种工艺。

1.1 依托工程概况

南水北调东线第一期工程设计引水流量为100 m3/s。泵站采用立式轴流泵机组共4台套（其中1台为备用机组），肘形流道进水，平直管出水，快速闸门断流。根据泵房结构布置，泵站站身底板底面高程为-4.6m～-6.4m.

1.2 工程地质条件。如表1所示。

2 组合式支护结构方案

2.1 支护结构型式如图1所示。

2.2 支护结构设计

2.2.1 地连墙设计：

砼强度等级C25，渗透系数K≤i*10-6cm/s；2）墙体厚度为60cm；3）嵌固深度：采用“弹性线”法进行计算，最大弯矩为90.76kN.m，墙底高程为－9.50m。墙顶高程为2.90m。

2.2.2 锚杆设计：1）锚固中心点高程：－1.0m，倾角15°；2）锚杆型式：压力分散型预应力钢绞线锚杆结构。3）每米锚杆拉力为108kN，间距2.5m/根，单根锚杆的轴向拉力设计值Nt为280kN。4）锚杆杆体截面积为As＝241.43mm2，钢绞线规格1×7标准型12.7－1860，无粘结型，锚束数量为 4束。5）锚固段长度为12.0m，分为两个锚固段，每段长6.0m；自由段长度为6.0m，锚杆总长为18m。6）安全系数2.3，满足规范要求。7）锚固结构设计：锚具采用OVM13-4型张拉锁定。锚固段直径为20cm，充填材料为水泥砂浆。8）锁定荷载的确定：锚索张拉锁定荷载为设计张拉力的75%，即为210kN。如图2所示。

图1 基坑支护结构剖面图

表1

3 应用效果与数据分析

3.1 检测方案：支护结构应力监测仪器采用钢（振）弦式测试仪，检测土压力、钢筋应力、孔隙水压力及锚索张拉应力等相关数据；支护结构顶面变形、位移观测采用经纬仪检测。如图3所示。

3.2 数据分析与结论.如图4所示。

3.2.1 土压力数据分析：如图5、6所示。

分析与结论：经计算与实测土压力值对比两者比较接近，说明在土质性状较好地粘性土地层中，设计采用的凝聚力（c值）指标取0.55左右作为折减系数是基本合理的，是安全、经济的。由实测土压力和计算土压力对比，基坑面以下地连墙墙前土压力远小于被动土压力计算值，约为被动土压力的0.3～0.5倍，但大于主动土压力计算值，说明地连墙位移较小，处于安全状态。