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        雙排預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地區(qū)污水處理構(gòu)筑物基坑支護(hù)中的應(yīng)用

        2017-06-26 12:38:50曹志杰
        城市道橋與防洪 2017年6期
        關(guān)鍵詞:構(gòu)筑物管樁軟土

        曹志杰

        (上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市200092)

        雙排預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地區(qū)污水處理構(gòu)筑物基坑支護(hù)中的應(yīng)用

        曹志杰

        (上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市200092)

        論述了預(yù)應(yīng)力管樁水平承載力的特點(diǎn),以廣州市某污水處理廠工程為例,介紹了污水處理構(gòu)筑物基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的選型、計(jì)算和具體設(shè)計(jì),并對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)提出了相應(yīng)的建議。

        預(yù)應(yīng)力管樁(P H C管樁);軟土;基坑;雙排樁

        0 引言

        預(yù)應(yīng)力管樁具有工程造價(jià)低、施工迅速、質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)與民用建筑工程中大量應(yīng)用,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2013年全國(guó)管樁銷售量約為2.8億m[1],但在基坑工程中,預(yù)應(yīng)力管樁使用并不普遍,主要原因是在廣大工程設(shè)計(jì)人員印象中,預(yù)應(yīng)力管樁截面積小、水平承載能力差,不適合用于基坑支護(hù)工程,特別是在2009年在上海蓮花河畔景苑的7#樓整體傾覆事故發(fā)生之后,人們對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)更加有疑慮。但實(shí)際上預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑也不乏成功案例[2],隨著對(duì)更多的工程實(shí)踐和理論研究,預(yù)應(yīng)力管樁在基坑支護(hù)工程中的運(yùn)用將越來(lái)越廣泛。

        1 工程概況

        本工程為廣州市某污水處理廠工程,主要構(gòu)筑物為生物反應(yīng)池,生物反應(yīng)池部分平面尺寸97.8 m×81.0 m,挖深5.85 m。生物反應(yīng)池東側(cè)有污水廠一二期道路以及地下管線,距離基坑邊約6.4 m。生物反應(yīng)池西側(cè)有污水廠一二期生物處理池,距離基坑邊約20m。

        本工程淤泥質(zhì)土深厚,典型的地層剖面見(jiàn)表1。

        2 支護(hù)樁型選擇

        從表1可以看出,本工程淤泥層厚16.2 m,基坑面積較大,靠近基坑有一些管線和構(gòu)筑物需要保護(hù)。由于工程進(jìn)度緊張,內(nèi)支撐挖土效率低,根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)生物反應(yīng)池可以采用雙排樁支護(hù)方案,傳統(tǒng)雙排樁采用鉆孔灌注樁,施工速度慢且造價(jià)高,是否可采用預(yù)應(yīng)力管樁替代灌注樁呢?要回答這個(gè)問(wèn)題首先要解決預(yù)應(yīng)力管樁水平承載能力差的顧慮,我們把管樁和灌注樁承載力做一下比較:

        表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)

        按一般工程經(jīng)驗(yàn),假設(shè)灌注樁直徑600 mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,保護(hù)層厚度50 mm,取配筋:17@18(4 326 mm2,ρ=1.53%),箍筋8@100(1 005 mm2/m,ρsv=0.17%),把它的承載能力與預(yù)應(yīng)力管樁相比,見(jiàn)表2。

        從表2看,預(yù)應(yīng)力管樁并非想象中的水平承載力低,事實(shí)通過(guò)計(jì)算比較,A B型以上600 mm直徑的預(yù)應(yīng)力管樁抗彎和抗剪承載力設(shè)計(jì)值均同直徑的灌注樁接近或者超過(guò),所以預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)從力學(xué)上應(yīng)該是可行的。從施工進(jìn)度、施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性考慮,本工程選用預(yù)應(yīng)力管樁圍護(hù)是合理的。

        表2 樁承載力表

        3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        3.1 基坑圍護(hù)方案

        (1)生物反應(yīng)池采用雙排Φ600 mm預(yù)應(yīng)力管樁,A B型,樁長(zhǎng)15 m,前排間距0.8 m,后排間距1.6 m,排距5.5 m。考慮到管樁接頭位置受力較薄弱,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸條件,采用單節(jié)樁,見(jiàn)圖1。

        圖1 雙排管樁基坑平面圖

        (2)前排后背采用Φ500 mm水泥土攪拌樁止水,搭接150 mm,樁長(zhǎng)10 m。

        (3)頂部采用鋼筋混凝土桁架式連梁,實(shí)踐表明桁架式連梁比平行連梁具有更大的水平剛度。

        (4)坑內(nèi)四周采用水泥土攪拌樁加固,坑中采用雙向抽條布置的水泥土攪拌樁加固,既減小擋墻位移,也可以在挖土不平衡時(shí)約束工程樁傾斜,見(jiàn)圖2。

        3.2 基坑計(jì)算

        雙排樁計(jì)算按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》J G J120-2012提供的計(jì)算方法,采用理正深基坑計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算,其中混凝土強(qiáng)度等級(jí)按照剛度(E I)等效的原則取C45,見(jiàn)圖3。

        圖2 雙排管樁基坑剖面圖(單位:mm)

        圖3 雙排管樁計(jì)算結(jié)果包絡(luò)圖

        按照文獻(xiàn)[4]雙排樁排距大于土體主動(dòng)滑裂面距離時(shí),雙排樁近似與拉錨結(jié)構(gòu),所以基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)宜按照單排樁拉錨結(jié)構(gòu)復(fù)核,見(jiàn)圖4。

        圖4 錨拉管樁計(jì)算結(jié)果包絡(luò)圖

        從圖4可以看出,采用錨拉式支護(hù)模式,計(jì)算所得支護(hù)管樁的內(nèi)力更小,所以采用圖3計(jì)算結(jié)果選用的管樁型號(hào)應(yīng)該是安全的。

        5 基坑實(shí)施效果

        工程采用預(yù)應(yīng)力管樁基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)取得了成功,不僅大大加快了工程進(jìn)度,而且節(jié)省了工程造價(jià),在基坑開(kāi)挖過(guò)程中,鄰近的管道和建筑的沉降和位移監(jiān)測(cè)均在允許范圍之內(nèi),見(jiàn)圖5。

        圖5 現(xiàn)場(chǎng)施工照片

        6 結(jié)語(yǔ)

        (1)預(yù)應(yīng)力管樁在一定的深度條件下用于軟土基坑圍護(hù),不僅能保證安全,而且具有施工速度快,造價(jià)低等優(yōu)勢(shì);

        (2)預(yù)應(yīng)力管樁與灌注樁相比也具有較好的水平承載力,預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)工程時(shí),采用厚壁和A B型以上大直徑管樁具有較好的受力性能和經(jīng)濟(jì)效益;

        (3)雙排預(yù)應(yīng)力管樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合坑內(nèi)土體加固可以有效減小基坑位移。

        [1]王離.預(yù)應(yīng)力管樁的最新進(jìn)展和發(fā)展趨向[J].混凝土與水泥制品,2015(2):32-35.

        [2]李仁民,陳曉鳳,童立元,等.雙排高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力砼管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào),2012(S1):585-589.

        [3]JGJ 120-2012,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

        [4]聶慶科,等.深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與運(yùn)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

        T U47

        B

        1009-7716(2017)06-0301-02

        10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.088

        2017-02-19

        曹志杰(1978-),男,江蘇常州人,高級(jí)工程師,從事給排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

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