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桩锚支护在阳城法院永久性边坡中的应用

2020-06-20

山西建筑 2020年13期
关键词:锚索锚杆边坡

张 元 翼

(中国地质工程集团有限公司,北京 100120)

1 工程概况

本边坡位于原阳城县西城水泥厂院内,南邻析城大道,北邻现状阳城县水村村平安小区C区住宅楼,东邻规划平安路,拟建阳城法院办公楼以北。

现状地表高差起伏较大,成台阶状分布,南北高差达到9 m左右。在拟建的法院办公楼场地整平后,在其北侧会形成高约11.5 m的人工开挖边坡(基坑部分2.6 m,永久性边坡8.9 m),边坡长度约76 m。

该处边坡工程地理位置较特殊,边坡坡顶塌滑区范围内有现状6层建筑物,距离较近(最小距离约3 m)。边坡安全等级为一级,周边环境复杂,对边坡开挖变形控制异常严格。

2 工程及水文地质条件

根据场地所处地理位置及周边建筑物环境,该边坡所在场地范围内,平时无明显地表水流,主要地表水来源为大气降水。

在钻探深度范围内未发现明显的地下水流,但根据场地地形及抗滑桩施工过程中的情况,场地东侧,第四纪覆盖层较厚,且存在厚度较大的强透水层(碎石类土层)。因此在大气降水垂直下渗的影响下,局部存在短暂的、水量较大的地下水流,其补给来源主要因为大气降水及邻近建筑地表水下渗形成,在抗滑桩设计及施工时应注意该层地下水对工程施工的影响。

3 基坑围护方案

3.1 基坑支护方案的选择

该基坑周边环境复杂,施工条件不一,根据地质条件,开挖深度、周边建筑物的高度、荷重、基础形式及埋深、基础距基坑边距离,基坑土压力等选择既能保证基坑安全、经济又能便于施工的设计方案。建筑基坑的红线范围内可以利用的场地面积非常狭小,北侧有居民住宅楼,且距离边坡开挖边线仅3.0 m。根据场地水文、地质条件,碎石类土层较厚,在大气降水垂直下渗影响下,局部存在短暂的、水量较大的地下水流,对边坡整体稳定不利。而且下伏岩质边坡局部出露,产状平缓,岩层倾向为顺坡方向,在土岩结合面存在软弱滑移面,拟建法院办公楼基槽开挖后形成的边坡存在顺坡方向滑移的可能。

经过仔细分析、计算,结合基坑周边环境和工程地质条件,最终确定采用排桩+锚索支护方案。其中支护桩采用钻孔灌注桩,锚索采用预应力锚索。

3.2 附属楼段支护方案

该段基坑长30 m,竖向开挖深度15 m。基坑上部(永久性边坡)采用桩锚支护,下部也采用桩锚支护形式。

基坑布置护坡桩,护坡桩设计的合理性不仅关系到基坑的安全,对工程造价也影响较大。经多种桩径及间距对比分析,选用直径1 000、间距1.8 m的桩是安全的,也是经济的,基坑外侧挂钢筋网,喷射C30混凝土护面,并在桩顶设置冠梁。

3.3 审判庭段支护方案

该段基坑长35 m,竖向开挖深度11.5 m。基坑的上部(永久性边坡部分)采用桩锚支护形式,下部采用锚索支护形式,具体见图1。

护坡桩采用直径1 000、间距1.8 m的桩。在钻进过程中若发现灰岩面较浅,则桩身长度适当调整,确保桩端进入灰岩深度不小于3 m,并在桩顶设置冠梁。

根据以上的方案,锚索层数、长度、桩长、桩间距各不相同,但尽量保证同层的冠梁和腰梁在同一高度上,以提高基坑支护结构的整体刚度。

在桩锚支护结构中,灌注桩及钻孔锚索的施工工艺在晋城地区已经比较成熟,而在地下水位以上的碎石类土层中锚索钻孔成孔难且费用大,而跟管钻进方法解决了这些问题,不但施工工艺简单、经济而且锚索承载力高,锚索承载力也超过了预期效果。

3.4 地下水治理

根据现场挖桩情况,场地局部地段揭露有地下水,该层水属于地表水下渗形成,应注意其对边坡支护设计及施工的影响。另外需要对边坡顶部居民小区的生活污水及地表水加强管理,防止生活污水通过地下管道下渗,对边坡稳定性产生不良影响。

3.5 支护结构设计

本工程采用的是锚拉式支挡结构,挡土结构采用的是平面杆系结构弹性支点法进行的分析,作用在锚拉结构上的荷载取挡土结构分析时得出的支点力。

在对各设计工况进行计算过程中,边坡支护参数取用如表1所示。

表1 边坡支护参数

沿基坑走向在冠梁顶每隔15 m设置一个变形观测点,根据12次的基坑变形监测结果,护坡桩桩顶最大水平位移为11.5 mm,相邻建筑物的最大沉降量为2.35 mm,基坑的位移及相邻建筑物的沉降量均小,均在规范要求范围之内。说明基坑工程是安全的,支护方案达到了预期效果。

3.6 锚杆设计

根据技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量和保护环境的原则,锚杆(索)采用拉力型锚杆(索),在易塌孔的碎石土等地层可以采用跟管钻进。

4 结语

本基坑工程的成功实施,丰富了晋城地区的锚杆(索)在填土、粉土、碎石土等易塌孔的土层中采用跟管钻进的施工工艺,并可以降低工程造价,加快施工进度。

随着各县区的老区改造及丹河新城的建设发展,在城区及县城周边会出现越来越多的深基坑及边坡。在支护基坑(边坡)安全等级较高的项目时,桩锚支护方案可优先考虑使用,不仅可以满足周边环境的变形控制要求,而且在现场的施工场地利用上也可以合理布置,为以后此类项目的设计和施工组织管理提供了一个良好的案例,具有一定的推广和指导意义。

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