李 輝1張曉松2李興兵王正宏

（1．江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司, 江蘇 揚(yáng)州 225002；2．江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225001；3．江蘇鴻基巖土工程有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225002）

地下連續(xù)墻與壓力分散型錨桿組合式擋土結(jié)構(gòu)研究與工程應(yīng)用

李 輝1張曉松2李興兵3王正宏3

（1．江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司, 江蘇 揚(yáng)州 225002；2．江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225001；3．江蘇鴻基巖土工程有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225002）

本課題圍繞在基礎(chǔ)工程深基坑開(kāi)挖與支護(hù)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，結(jié)合大型水利工程實(shí)際，進(jìn)行了試驗(yàn)研究與工程性應(yīng)用。為積累這一新型支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝，通過(guò)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比、分析，找出數(shù)據(jù)差異的影響因素和原因，了解和掌握組合式結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力、周邊變形、錨桿預(yù)應(yīng)力損失等特點(diǎn)，為今后類似工程優(yōu)化設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

鋼筋砼連續(xù)墻；壓力分散型錨桿；組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)；工藝性研究；數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析

1 研究思路

本次結(jié)合南水北調(diào)東線工程淮安四站基坑工程，從建筑物的整體穩(wěn)定、工程投資、工程施工質(zhì)量、工期要求等多方面，綜合研究直立式擋土結(jié)構(gòu)對(duì)保護(hù)原狀土性狀的設(shè)計(jì)及工藝性參數(shù)。國(guó)內(nèi)外直立式支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的型式較多，結(jié)合大型、重點(diǎn)水利工程特點(diǎn)分析研究和方案比選，采用土層錨固技術(shù)和地下連續(xù)墻技術(shù)組合，共同形成擋土結(jié)構(gòu)體系更為可行、經(jīng)濟(jì)、合理，由此承擔(dān)側(cè)向土壓力的作用，減少土方開(kāi)挖量，保護(hù)基底原狀土層。

為確保該支護(hù)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、創(chuàng)新性和安全性，在支護(hù)結(jié)構(gòu)的兩項(xiàng)主要工藝上，采用液壓抓斗式地下成墻技術(shù)和壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)兩種工藝。

1.1 依托工程概況

南水北調(diào)東線第一期工程設(shè)計(jì)引水流量為100 m3/s。泵站采用立式軸流泵機(jī)組共4臺(tái)套（其中1臺(tái)為備用機(jī)組），肘形流道進(jìn)水，平直管出水，快速閘門(mén)斷流。根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)布置，泵站站身底板底面高程為-4.6m～-6.4m.

1.2 工程地質(zhì)條件。如表1所示。

2 組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)方案

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 地連墻設(shè)計(jì)：

砼強(qiáng)度等級(jí)C25，滲透系數(shù)K≤i*10-6cm/s；2）墻體厚度為60cm；3）嵌固深度：采用“彈性線”法進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩為90.76kN.m，墻底高程為－9.50m。墻頂高程為2.90m。

2.2.2 錨桿設(shè)計(jì)：1）錨固中心點(diǎn)高程：－1.0m，傾角15°；2）錨桿型式：壓力分散型預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨桿結(jié)構(gòu)。3）每米錨桿拉力為108kN，間距2.5m/根，單根錨桿的軸向拉力設(shè)計(jì)值Nt為280kN。4）錨桿桿體截面積為As＝241.43mm2， 鋼絞線規(guī)格1×7標(biāo)準(zhǔn)型12.7－1860，無(wú)粘結(jié)型，錨束數(shù)量為 4束。5）錨固段長(zhǎng)度為12.0m，分為兩個(gè)錨固段，每段長(zhǎng)6.0m；自由段長(zhǎng)度為6.0m，錨桿總長(zhǎng)為18m。6）安全系數(shù)2.3，滿足規(guī)范要求。7）錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：錨具采用OVM13-4型張拉鎖定。錨固段直徑為20cm，充填材料為水泥砂漿。8）鎖定荷載的確定：錨索張拉鎖定荷載為設(shè)計(jì)張拉力的75%，即為210kN。如圖2所示。

圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

表1

3 應(yīng)用效果與數(shù)據(jù)分析

3.1 檢測(cè)方案：支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器采用鋼（振）弦式測(cè)試儀，檢測(cè)土壓力、鋼筋應(yīng)力、孔隙水壓力及錨索張拉應(yīng)力等相關(guān)數(shù)據(jù)；支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面變形、位移觀測(cè)采用經(jīng)緯儀檢測(cè)。如圖3所示。

3.2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論.如圖4所示。

3.2.1 土壓力數(shù)據(jù)分析：如圖5、6所示。

分析與結(jié)論：經(jīng)計(jì)算與實(shí)測(cè)土壓力值對(duì)比兩者比較接近，說(shuō)明在土質(zhì)性狀較好地粘性土地層中，設(shè)計(jì)采用的凝聚力（c值）指標(biāo)取0.55左右作為折減系數(shù)是基本合理的，是安全、經(jīng)濟(jì)的。由實(shí)測(cè)土壓力和計(jì)算土壓力對(duì)比，基坑面以下地連墻墻前土壓力遠(yuǎn)小于被動(dòng)土壓力計(jì)算值，約為被動(dòng)土壓力的0.3～0.5倍，但大于主動(dòng)土壓力計(jì)算值，說(shuō)明地連墻位移較小，處于安全狀態(tài)。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)斷面圖

圖3 05#墻體土壓力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)及鋼筋測(cè)力計(jì)布設(shè)安裝示意圖

圖4 地連墻實(shí)測(cè)墻后土壓力圖

圖5 地連墻實(shí)測(cè)墻前土壓力圖

圖6 地連墻實(shí)測(cè)和計(jì)算墻后土壓力圖

圖7 開(kāi)挖面鋼筋應(yīng)力平均值

圖8 迎土面鋼筋應(yīng)力平均值

圖9

圖10

3.2.2 鋼筋應(yīng)力。如圖7、8所示。

分析與結(jié)論：對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，其受力一般較小，主要原因是土層土質(zhì)較好，主動(dòng)土壓力較小。若按實(shí)際主筋受力大小進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，雖滿足理論上的受力要求，但不能滿足結(jié)構(gòu)、構(gòu)造要求及規(guī)范相關(guān)要求。故本工程配筋是按規(guī)范及結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求配置的。

3.2.3 錨桿應(yīng)力

分析與結(jié)論：從圖9、圖10分析，錨桿設(shè)計(jì)張拉鎖定荷載210kN，錨桿在預(yù)張拉鎖定后，監(jiān)測(cè)應(yīng)力變化不大，沒(méi)有蠕變或松馳現(xiàn)象發(fā)生。因此，壓力分散型錨桿，具有受力結(jié)構(gòu)合理，抗拉力穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合南水北調(diào)東線淮安四站基坑工程，對(duì)組合式擋土結(jié)構(gòu)的型式、施工工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)、應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及理論計(jì)算應(yīng)力的對(duì)比分析等進(jìn)行研究，組合式擋土結(jié)構(gòu)工程性應(yīng)用，達(dá)到預(yù)期研究目的。采用組合式擋土結(jié)構(gòu)型式，具有較好地技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，在類似工程中可以推廣運(yùn)用。

[1]高大釗，陳忠漢，程麗萍．深基坑工程[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999．

[2]李輝,李興兵,裴生虎．無(wú)粘結(jié)鋼絞線土層錨桿技術(shù)的應(yīng)用[J]．江蘇水利ISSN1007-7839,2007．

[3]沈朝暉．預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J]．江蘇水利ISSN1007-7839,2006．

[4]葉愛(ài)民．影響及提高壓力分散型土層錨索錨固力的因素[J]．西部探礦工程ISSN10077839,2008．

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