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        樹根樁+錨桿聯(lián)合支護(hù)在土質(zhì)基坑工程中的應(yīng)用

        2012-06-13 09:34:24于光雷用胡明
        重慶建筑 2012年9期
        關(guān)鍵詞:樹根巖土錨桿

        于光,雷用,胡明

        (1重慶市勘測院,重慶401311;2后勤工程學(xué)院軍事建筑系,重慶401311)

        0 引言

        樹根樁實(shí)際上是一種小直徑(通常為100~250mm)的鉆孔灌注樁,上世紀(jì)30年代由意大利Fordedile公司首創(chuàng)[1]。由于樹根樁所形成的樁基形狀如同“樹根”(圖1)而得名。樹根樁在處理地基基礎(chǔ)不均勻沉降和承載力問題方面得到了廣泛應(yīng)用,在許多工程實(shí)例中獲得成功。但是,樹根樁在處理邊坡穩(wěn)定性方面的應(yīng)用卻比較少。

        樹根樁是利用小型鉆機(jī),按設(shè)計(jì)直徑鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度,然后放入鋼筋籠,同時(shí)放入灌漿管,注入水泥漿或水泥砂漿,結(jié)合碎石骨料成樁。樹根樁可用于加層改造工程的地基加固、在既有建筑物地下隧道施工時(shí)對既有建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行托換,或用于增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性及碼頭下地基承載力。

        根據(jù)需要,樹根樁可垂直或傾斜;它既可是單根,也可成束。多束樹根樁形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的斜樁型。同時(shí),樹根樁也可以是端承柱或摩擦柱(圖1)。

        圖1 樹根樁剖面示意圖

        樹根樁在處理地基基礎(chǔ)不均勻沉降和承載力問題上得到了廣泛應(yīng)用,在許多工程實(shí)例中獲得成功。但是,樹根樁在處理邊坡的穩(wěn)定性方面的應(yīng)用卻相對比較少,樹根樁作為一種支擋結(jié)構(gòu)型式,在現(xiàn)行國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB 503300、《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79、《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》JGJ123、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120中,均未納入。

        樹根樁作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)型式[2],它具有如下優(yōu)點(diǎn):直徑小、施工機(jī)具輕便、投入少;豎向樹根樁能提供土層所不能滿足需要的承載能力;斜向樹根樁能提供側(cè)向抗力,等。豎向和斜向樹根樁能在土質(zhì)邊坡的支護(hù)中充分發(fā)揮其優(yōu)勢,做到“少花錢,多辦事”,起到事半功倍的效果,并將在支護(hù)結(jié)構(gòu)型式中占一席之地。

        隨著城市人口密度的不斷增加和城市建設(shè)的發(fā)展,人們越來越關(guān)注如何合理地開發(fā)和利用地下空間?;庸こ淌堑叵驴臻g利用中的主要工程之一。建筑基坑[3]按其物質(zhì)組成可分為土質(zhì)基坑和巖質(zhì)基坑。本文結(jié)合某土質(zhì)基坑工程實(shí)例,就幾個(gè)問題進(jìn)行探討。

        1 樁-錨支擋體系作用原理

        在巖土錨固工程中,以樁、錨桿(或錨索)作為錨固系統(tǒng)的主要構(gòu)件,就形成了一個(gè)樁-錨錨固系統(tǒng),或稱之為樁+錨桿聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)體系,亦稱樁錨體系。

        巖土錨固的基本原理就是依靠錨桿周圍地層的抗剪強(qiáng)度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或保持地層開挖面自身的穩(wěn)定。

        巖土錨固的主要功能:提供作用于結(jié)構(gòu)物上用來承受外荷載的抗力;使被錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)域;加固并增加地層的強(qiáng)度,也相應(yīng)改善地層的其它力學(xué)性能;通過錨桿,使結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定巖土體連鎖在一起,形成一個(gè)共同工作的復(fù)合結(jié)構(gòu),從而使穩(wěn)定巖土體更有效地承受拉力和剪力。

        基坑工程中樁+錨桿聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的水平荷載主要由錨桿來承擔(dān),而樁主要起承擔(dān)豎向荷載(錨桿的豎向分力與樁的自重)、聯(lián)系錨桿和抗?jié)B透穩(wěn)定、抗隆起等作用。因此,樁錨體系中的樁??刹捎弥小⑿≈睆降你@孔樁,也可采用直徑更小的樁-樹根樁,與計(jì)算剖面上的多點(diǎn)錨桿形成樁-錨復(fù)合支擋體系。

        2 工程實(shí)例

        2.1 工程概況

        某房地產(chǎn)開發(fā)公司在瀘州市治平路旁修建飯店。場地屬于淺丘堆積地帶,場地開闊,地勢平坦,場地標(biāo)高243.75~244.65m,高差0.9m。擬建飯店地下兩層,最底層標(biāo)高為234.00m,將形成深9.60m左右的基坑,基坑平面邊線長約148.5m。場地土層上部為3.8~5.2m左右的填土層,填土層下面為9.1~10.4m左右的粉質(zhì)粘土層,以下依次為4.2m左右的卵石層及泥巖層。

        填土為雜填土,雜色,稍濕,主要為炭、粘性土及少量建筑垃圾,松散狀,廣泛分布,厚3.8~5.2m。

        粉質(zhì)粘土:黃色、黃褐色,可塑狀,韌性中等,干強(qiáng)度中等,無搖震反應(yīng),稍有光澤,局部夾流砂,廣泛分布,厚9.1~10.4m。

        卵石層:場地中均勻分布,卵石和少許漂石大小交錯(cuò)排列,其間充填黃色、灰色中細(xì)砂,卵石含量50%~60%,結(jié)構(gòu)稍密至中密,厚3.5~5.5m。

        泥巖層:紫紅、暗紅色為主,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀,巖芯呈柱狀,裂隙較發(fā)育,局部含溶蝕孔隙,巖芯節(jié)長10~60mm。

        場地地下水位標(biāo)高約233.0m,水文地質(zhì)條件簡單,地下水對混凝土無腐蝕性。不存在滑坡、坍塌、地面塌陷等不良地質(zhì)作用,場地穩(wěn)定性良好。

        為保證擬建建筑物及基坑頂部建筑物的安全,應(yīng)對場地基坑進(jìn)行永久性支護(hù)。

        2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

        (1)建設(shè)單位提供的場地基坑平面布置圖。

        (2)飯店巖土工程勘察報(bào)告。

        (3)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008。

        (4)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2002。

        2.3 支護(hù)方案

        根據(jù)場地的工程地質(zhì)特征,結(jié)合場地邊坡的平面布置要求,該基坑采用樹根樁+樁間板式錨桿擋墻進(jìn)行永久性支護(hù)。

        2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)

        (1)場地類別:I類建筑場地。

        (2)基坑類別:土質(zhì)基坑。

        (3)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.10。

        (4)本工程按VI度抗震設(shè)防,設(shè)計(jì)使用年限為50年。

        (5)巖土參數(shù):

        ①填土:γ=20kN/m3,綜合內(nèi)摩擦角φD=30o;

        ②粉質(zhì)粘土:γ=20.0kN/m3,c=20kPa,內(nèi)摩擦角φ=20°;

        ③坡頂附加荷載:q=3.5kN/m2(邊坡后緣已建建筑物采用樁基礎(chǔ),且嵌入巖土體塌滑區(qū)范圍以內(nèi))。

        2.5 樹根樁、板工程

        (1)材料

        ①樹根樁、板混凝土強(qiáng)度等級為C25。

        ②鋼筋:φ-HPB235,Φ-HRB335。

        (2)鋼筋混凝土

        ①混凝土保護(hù)層厚度:樁為50mm,梁為35mm,板為25mm。

        ②鋼筋混凝土板內(nèi)應(yīng)滲入水泥重量10%的UEA—H膨脹劑。

        ③鋼筋接長:采用機(jī)械連接。

        ④所有箍筋彎135o,長10d。

        (3)施工要求

        ①樹根樁施工要求:

        A.當(dāng)各樹根樁施工完后即可施工樁頂聯(lián)梁、板,施工時(shí),應(yīng)注意梁、板與樁的整體連接。

        B.樹根樁的施工應(yīng)嚴(yán)格按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—94執(zhí)行。

        ②板施工要求

        A.板底設(shè)置連續(xù)暗梁,梁截面200×500mm,上、下面配筋均為3Φ20,側(cè)向腰筋各2Φ20,箍筋ф10@150,C25混凝土。

        B.板豎向每段水平施工縫應(yīng)嚴(yán)格處理,保證其整體性。

        C.板泄水孔:樁間板應(yīng)按2.5m×2.0m設(shè)Φ150泄水孔,外傾5%,墻背后500mm厚范圍做卵石堆囊。

        (4)其它

        ①擋墻應(yīng)沿長度方向每20m設(shè)置一道豎向伸縮縫,縫寬30~50mm,縫中嵌瀝青麻筋,嵌入深度100mm。

        ②樹根樁應(yīng)嵌入密實(shí)的卵石層內(nèi)不少于1.5m。

        ③樹根樁應(yīng)進(jìn)行檢測。

        ④樹根樁應(yīng)跳槽施工,施工時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)留錨孔位置。

        2.6 錨桿工程

        (1)錨桿孔徑為110mm,主筋2Φ28(Φ:HRB335,強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk=335N/mm2),錨桿與水平線夾角20°;錨桿采用M30水泥砂漿在2~3個(gè)大氣壓下壓力灌注。

        (2)肋柱(圓樁):直徑250mm,主筋6Φ20,箍筋ф8@150,錨桿1m范圍加密為100mm,C25混凝土。

        (3)鋼筋接長:應(yīng)采用機(jī)械連接,符合《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》JGJ107-2003的規(guī)定。

        (4)施工前,錨桿應(yīng)進(jìn)行性能試驗(yàn),性能試驗(yàn)錨桿的根數(shù)為3根(錨固長度為設(shè)計(jì)錨固長度的0.6倍)。施工完后應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn),驗(yàn)收試驗(yàn)錨桿的根數(shù)為錨桿總數(shù)的5%,且不少于5根(試驗(yàn)荷載值為設(shè)計(jì)值的1.1倍)。

        (5)錨桿的軸向拉力設(shè)計(jì)值:255kN。

        (6)應(yīng)保證錨桿與樁的整體連接。

        (7)土層中的錨桿應(yīng)進(jìn)行防腐處理,可采用潤滑油三度瀝青玻纖布纏裹二層的方法。

        (8)面板底標(biāo)高為233.60m。

        (9)擋墻應(yīng)沿長度方向每20m設(shè)置一道豎向伸縮縫,縫寬30~50mm,縫中嵌瀝青麻筋,嵌入深度100mm。

        (10)錨桿施工應(yīng)滿足以下要求:

        ①錨桿施工前,應(yīng)查明錨桿施工區(qū)建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)、地下管線等情況;判明錨桿施工對臨近建筑物及地下管線的影響,并擬定相應(yīng)預(yù)防措施。

        ②錨孔施工應(yīng)按 《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)范》DB50/5018-2001和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99的有關(guān)要求進(jìn)行。

        2.7 其它(略)

        2.8 部分施工圖

        基坑支護(hù)設(shè)計(jì)平面圖見圖2;基坑支護(hù)設(shè)計(jì)代表性立面圖見圖3;基坑支護(hù)設(shè)計(jì)代表性剖面圖見圖4;基坑支護(hù)設(shè)計(jì)大樣圖見圖5。

        圖2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)平面圖

        圖3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)立面圖(AB段)

        2.9 監(jiān)測

        該基坑支護(hù)工程在竣工后進(jìn)行了2年的治理效果變形監(jiān)測。

        由于樁嵌入密實(shí)的卵石層內(nèi)不少于1.5m,其豎向變形值小于0.5mm,因此,本文未繪制豎向位移與時(shí)間的關(guān)系曲線圖。

        圖4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)剖面圖(II-II)

        圖5 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)大樣圖

        根據(jù)測點(diǎn)水平位移累計(jì)值繪制水平位移與時(shí)間的關(guān)系曲線圖(見圖6)。由圖6分析,水平位移與時(shí)間的關(guān)系曲線為波浪形,曲線的趨勢線近似為水平線,說明支擋結(jié)構(gòu)水平位移的變化幅度有限,整個(gè)支擋結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        圖6 水平位移與時(shí)間的關(guān)系曲線圖

        [1]王赫.建筑工程事故處理手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1994.

        [2]雷用,趙尚毅,郝江南,等.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[M],北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

        [3]劉興遠(yuǎn),雷用,康景文.邊坡工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

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