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预应力锚索在深基坑工程中的应用

2014-07-16王冰冰

山西建筑 2014年13期
关键词:承压水计算结果锚索

王冰冰

(上海强劲地基工程股份有限公司,上海 200235)

0 引言

随着经济的发展,城市化步伐的加快,城市中用地愈发紧张,建筑基坑的开挖深度也随之加深,对于深基坑支护有围护桩+钢筋混凝土支撑、钢支撑、常规锚杆、预应力锚索等支护形式,其中围护桩+预应力锚索以其具有基坑内无支撑,开挖操作面大,施工工期短的优点被越来越多的深基坑支护工程所采用。现以张家港某基坑为例,分析了预应力锚索在深基坑工程中的应用。

1 预应力锚索简介

1.1 预应力锚索的组成

预应力锚索一般由锚头、自由段以及锚固段三部分组成。

1.2 预应力锚索的优点

1)与排桩形成共同空间受力体系,无需内支撑。

2)施工操作面大,便于土方开挖。

3)可施加预应力,有利于控制变形。

4)成孔时采用高压旋喷桩对孔周围土体加固,成孔直径可达500 mm以上,可提高较高的锚固力,且不易产生漏水和流砂等现象。

5)采用特殊的掩护式施工工艺,能将止水帷幕后的土、砂和水封堵在孔内,不会引起上覆地层的沉陷。

2 工程实例

2.1 工程概况

本项目以3层~7层商业中心为建筑主体,并在南侧规划出甲级写字楼(21层)和SOHO办公楼(22层),项目总面积达260 000 m2。设3层地下室,开挖深度达到15.65 m。根据周边环境、基坑开挖深度,本基坑可确定为一级基坑。

2.2 工程地质条件

经岩土工程详细勘察,在勘探孔控制区域内和深度范围内,主要分布为第四系晚更新统(Q3)沉积物,仅埋深13.0 m内,部分地段分布(暗浜区)第四系全新统(Q4)沉积物,场地土层总体分布均匀、稳定。

根据勘察报告,基坑影响范围内的各土层的物理性指标见表1。

根据勘探揭示的地层结构,勘察深度内场地地下水可分为上层滞水和孔隙承压水。上层滞水:含水层由人工填土层和饱和软土层组成,赋存于第①层~第③层土中。第①层杂填土由砖块、碎石、混凝土块等粗颗粒与粉质粘土混填,密度小,孔隙大,有利于地下水的储存和渗透,透水性较好,尤其雨季,含水量较丰富,第③层淤泥质粉质粘土局部分布,呈饱和状态,但给水度较差。本层水位受季节性和天气变化密切相关,并随地形起伏和填土的厚度有所变化。勘察深度范围内主要分布三层承压水,自浅而深分别为:

1)赋存于第④-2层~第⑤-1层土中的微承压水,隔水顶板为第④-1层粉质粘土,地下水主要赋存于粉土夹层中,水量较贫乏,与周围水系交替较弱,为弱透水层,承压水头在2.0 m左右,因本工程基础埋深较深,本层地下水对基础设计,施工,基坑开挖有较大影响;

2)赋存于第⑥层~第⑧层中的承压水,承压含水层埋藏较深,厚度较大,富水性较好,对预制桩基设计及施工无大的不利影响;

3)赋存于第○10层中的承压水,承压含水层埋藏较深,厚度较大,富水性及透水性均较好,主要受地下水的越流补给。

表1 岩土的物理力学性质指标

2.3 基坑围护形式

2.3.1 基坑竖向围护

竖向围护采用φ1 000@1 250钻孔灌注桩,止水帷幕采用φ850@1 200三轴搅拌桩。

2.3.2 基坑水平向围护

基坑采用5道预应力锚索进行围护。

2.4 基坑土压力计算

2.4.1 计算条件和内容

根据规范要求,对基坑进行剖面计算,其中主要包括:基坑位移、土反力和各项稳定性的计算,本工程采用理正深基坑6.5进行验算。

地面超载按规范进行取值,周边无建筑物或场堆处,取20 kPa,地下水位按地表下0.5 m。

2.4.2 计算结果

基坑剖面计算结果见图1,表2~表4。

2.4.3 结果分析

1)根据图1及表2~表4中的计算结果,结合行业标准JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规范,本基坑剖面各计算结果满足规范要求。

2)根据土层分布情况,锚索的角度分别为 20°,20°,15°,15°,15°,以使锚索的锚固段进入较好的土层中。

图1 基坑剖面软件计算结果

表2 基坑剖面各项稳定性计算结果

表3 锚索相关计算结果

表4 灌注桩配筋验算

2.5 监测结果分析

在基坑施工过程中为确保支护结构的安全,随时掌握基坑的位移情况,在基坑周边布置了深层水平位移监测点,以下为基坑开挖到坑底后的深层水平位移监测曲线(见图2)。

从图2中看出,在距离坑底3 m处位移较大(位移约为35 mm),也就是俗称的“鼓肚子”,符合有支撑基坑开挖的一般规律,也与理论计算的结果相似,且没有超过报警值,基坑是安全的;在有预应力锚索处,基坑的位移较小,说明该支护形式能够提供足够的锚固力。

图2 水平位移监测结果

3 结语

1)预应力锚索适用于深基坑的围护。

2)预应力锚索能够提供无支撑的开挖空间,有效缩短施工工期。

[1]JGJ 120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[2]CECS 22∶2005,岩土锚杆(索)技术规程[S].

[3]GB 50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].

[4]《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2007.

[5]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[6]杨俊伟.深基坑工程中的变形问题研究[M].南京:东南大学出版社,1999.

[7]王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

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