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        淺談懸臂嵌巖樁在土巖組合基坑中應(yīng)用

        2019-10-21 23:05:23張海龍
        名城繪 2019年3期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        張海龍

        摘要:對(duì)土巖組合的基坑,當(dāng)下部巖體為較完整的中硬巖或硬質(zhì)巖時(shí),可采用懸臂嵌巖樁組成的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。本文探討懸臂嵌巖樁組成的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在巖體較完整的泥質(zhì)粉砂巖(軟巖)中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:懸臂嵌巖樁;土巖組合基坑;應(yīng)用

        一、工程概括

        某大廈設(shè)-3F地下室,基坑面積約7100平方米,基坑周長約340m,基坑設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高46.70m(黃海高程)。地面高程約59.8~60.0m,坑深13.10~13.30m。本基坑為土巖組合基坑,土層厚度約為6.1~7.4m,下部為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,為軟巖,巖體較完整,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為12個(gè)月。

        二、場地巖土工程及環(huán)境條件

        (一)、場地周圍環(huán)境條件:根據(jù)調(diào)查,基坑西側(cè)為花圃。其他側(cè)為主干道。

        (二)、場地巖土工程地質(zhì)條件:本場地處長江二級(jí)階地后緣,場區(qū)土層為雜填土、粉質(zhì)粘土,下伏為白堊系泥質(zhì)粉砂巖。據(jù)區(qū)域資料:基巖產(chǎn)狀傾向南東、傾角4°~8°左右,厚度達(dá)數(shù)百米。基坑影響深度范圍內(nèi)的地層有:

        1素填土:雜色,稍密,稍濕;其主要成份為磚塊、砼塊、煤渣等,最大厚度6.1m。

        2粉質(zhì)粘土:褐黃色,可塑狀,最大厚度5.90m。

        3-1強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖:褐紅色,強(qiáng)風(fēng)化狀,巖體較破碎,最大厚度2.6m。

        設(shè)計(jì)參數(shù):根據(jù)場地巖土工程勘察報(bào)告并結(jié)合該地區(qū)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),與基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相關(guān)地層的設(shè)計(jì)參數(shù)取值如下:

        1雜填土 γ=18.0kN/m3 C=8kPa Φ=20.0° f=20kPa

        2粉質(zhì)粘土 γ=18.7kN/m3 C=28kPa Φ=12.0° f=40kPa

        3強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖 γ=20.5kN/m3 C=60kPa Φ=20.0° f=200kPa

        4中風(fēng)化粉砂巖 γ=24.5kN/m3 C=200kPa Φ=30.0° f=400kPa

        (三)、水文地質(zhì)條件

        與基坑工程相關(guān)的地下水主要為上層滯水及基巖裂隙水。上層滯水及基巖裂隙水主要接受大氣降水和周圍城市管網(wǎng)漏水的補(bǔ)給,通過蒸發(fā)排泄,其水量不大,對(duì)基坑施工影響不大。地下水和土對(duì)鋼筋混凝土具微腐蝕性。

        三、設(shè)計(jì)方案比選及確定

        本次設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)基坑支護(hù)體系的方案做了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。綜合考慮基坑與周圍建構(gòu)筑物的關(guān)系、場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、施工工期和施工成本、施工技術(shù)條件和本地施工經(jīng)驗(yàn)等因素確定。因主干道車流量較大,對(duì)變形控制要求高,靠近主干道一側(cè)采用樁錨支護(hù)體系,錨索進(jìn)入中風(fēng)化粉砂巖。

        基坑西側(cè)為廣場花圃,無建筑物和管線分布,對(duì)變形要求不高,基坑深約13.3m,其中上部土層厚度約7.0-7.4m,下部巖石厚度約5.9-6.1m,是可以采用懸臂嵌巖樁,技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)性較好。支護(hù)剖面詳見下圖:

        懸臂嵌巖樁結(jié)合樁錨支護(hù)體系的設(shè)計(jì)要求如下:

        樁錨支護(hù)段:采用d=1000mm灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù),支護(hù)樁樁頂設(shè)冠梁。支護(hù)樁采用C30砼,HRB400級(jí)鋼筋;冠梁采用C30砼,HRB400級(jí)鋼筋;樁端進(jìn)入巖面以下2m,樁外緣距離開挖面1m。樁底設(shè)豎向鋼管增強(qiáng)樁的穩(wěn)定性,其底端伸入基坑底以下2m,頂端伸入樁體內(nèi)。

        預(yù)應(yīng)力錨桿采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線4Фs15.20(1×7-15.20-1860-GB/T5224),M25水泥砂漿,成品錨具。樁頂冠梁處設(shè)一道錨索,樁端設(shè)置鎖腳錨桿,錨入穩(wěn)定巖體。

        樁端以下應(yīng)隨開挖進(jìn)程及時(shí)對(duì)巖壁進(jìn)行噴錨支護(hù)。錨桿長度為4m。噴射C20砼80厚,鋼筋網(wǎng)Ф8@200×200。

        四、 懸臂嵌巖樁計(jì)算

        1、 土壓力計(jì)算

        填土Ka1=tg2(45-φ/2)=tg2(45-10)=0.49

        粉質(zhì)粘土Ka1=tg2(45-φ/2)=tg2(45-6)=0.66

        強(qiáng)風(fēng)化巖Ka1=tg2(45-φ/2)=tg2(45-10)=0.49

        填土厚4.6m,p=18*4.6*0.49-2*8*0.7=29.37;

        合力E1=0.5*4.6*29.37=67.55KN;

        粉質(zhì)粘土厚2.8m,p1=18.7*4.6*0.66-2*28*0.81=11.41

        P2=18.7*7.4*0.66-2*28*0.81=45.9

        合力E2=0.5*2.8*(45.9+11.41)=80.21KN;

        強(qiáng)風(fēng)化巖厚0.5m,p1=20.5*7.4*0.49-2*60*0.7<0,取0;

        P2=20.7*(2.1+5.3+0.5)*0.49-2*60*0.7<0,取0;

        合力E3=0KN

        總土壓力合力E=67.55+80.21=91.62。

        2、支點(diǎn)反力計(jì)算

        設(shè)計(jì)支點(diǎn)反力標(biāo)準(zhǔn)值為Nk=200KN。

        MS1水平支點(diǎn)反力N1=200*cos30=173.2KN

        MS2水平支點(diǎn)反力N2=200*cos15=193.2KN

        支點(diǎn)反力安全系數(shù)KA=(N1+N2)/E=(173.2+193.2)/147.76=2.48

        3、抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算

        填土土壓力合力至樁底的距離h1=7.6m

        粉質(zhì)粘土土壓力合力至樁底的距離h2=3.9m

        MS1至樁底的距離h3=8.2m,MS2至樁底的距離h4=4.2m

        K=(N1*h3+N2*h4)/(E1*h1+E2*h2)=(173.2*8.2+193.2*4.2)/(67.55*7.6+80.21*4.2)=2.6滿足規(guī)范要求。

        五、基坑監(jiān)測

        在基坑頂設(shè)水平位移點(diǎn)和沉降位移監(jiān)測,在基坑中部進(jìn)行錨索應(yīng)力監(jiān)測?;邮┕ず烷_挖是在3月份完成的,地下室施工經(jīng)歷了整個(gè)雨季。經(jīng)監(jiān)測,本側(cè)基坑最大水平位移約為30mm,最大沉降約為10mm,位于基坑中部。最大錨索應(yīng)力約為193KN,位于基坑中部。

        六、 結(jié)論

        采用懸臂嵌巖樁成功的完成了基坑支護(hù),既保障了地下室的順利施工,又節(jié)約了幾百萬的工程造價(jià)。但需要注意:

        1、 在較完整的軟巖中采用懸臂嵌巖樁是可行的。但因懸臂嵌巖樁樁底位于基坑中部,所以鎖腳錨索一定要能夠提供足夠的拉力來鎖定支護(hù)樁,可采用多道錨索。

        2、 當(dāng)坡頂有對(duì)變形要求較嚴(yán)格的建(構(gòu))筑物或管道時(shí),采用懸臂嵌巖樁應(yīng)慎重。

        參考文獻(xiàn):

        [1]楊學(xué)鵬.探討西北地區(qū)舊樓節(jié)能改造外墻保溫的技術(shù)應(yīng)用[J].信息記錄材料,2018,19(04):49-50.

        [2]白曉宇,張明義,閆楠,王永洪,袁海洋.土巖深基坑樁-撐-錨組合支護(hù)體系變形特性[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,49(02):454-463.

        [3]余少平,黃成林,張惠君,徐正碧,黃貞林,陳清運(yùn).土巖組合地區(qū)地鐵深基坑變形分析與預(yù)測[J].施工技術(shù),2017,46(S2):326-329.

        (作者單位:襄陽市漢江工程設(shè)計(jì)有限公司)

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