土层锚杆在深基坑支护中的应用研究
2023-11-19
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6. 悬 第4V0_6I.卷第646 No.6期2 J0un15.2年6015 月 土层锚杆在深基坑支护中的应用研究 张向霞,黄爱军 (上海市城市建设设计研究院,200125,上海) 摘要:针对土层锚杆在深基坑支护中的应用,提出一种适用于实际工程支护设计的数学方法。通过对 土层锚杆支护理论及受力机理进行研究分析,结合锚杆支护在地铁深基坑工程中的应用实例,基于锚杆抗拔 承载力试验及锚杆轴力的监测数据,采用统计归纳的数学分析方法,对几种设计理论与实测结果之间的关系 进行分析,提出了采用粘结强度影响系数法对土层锚杆在深基坑支护工程中的应用进行设计的数学描述,给 出了相应的数学表达式。 关键词:深基坑支护;锚杆;抗拔试验;粘结强度影响系数 中图分类号:TU 751 文献标志码:A 文章编号:1000—4726(20l5)06—0546—04 STUDY oN APPLICATION OF SOIL ANCHoR TO RETAINING AND PROTECTING FoR DEEP FoUNDATIoN EXCAVATION ZHANG Xiang-xia,HUANG Ai-jun (Shanghai Urban Construction Design Research Instituted,200125,Shanghai,China) Abstract:To provide a mathematical method to design of underground engineering foundation supporting when soil anchor is applied to the retaining and protecting for deep foundation excavation, the supporting theory and mechanism of soil anchor is studied,and pullout resistance test for soil anchor which was applied to a project of deep foundation excav ̄ion in Beijing was performed,and the cOrrespOnding anchor axial force was obtained. Based on the test results, and by employing the statistic induction method,the relation between design method and test results was analyzed and by employing the bond strength influence coeficientf method the corresponding formulation on the application of soil anchor to retaining and protecting for deep foundation excavation are presented. Keywords:soil anchor;retaining and protecting for deep foundation excavation;pullout resistance; Bond s ̄ength influence coefficient 土层锚杆是在稳定土层内部钻孔,用粘结材料将 杆抗拔承载力的确定方法主要采用(1)锚杆极限抗 钢筋(或钢绞线)与土体粘结在一起的拉结挡土结构。 在城市地下空间开发中,明挖基坑一般采用围护桩+ 内支撑的支护形式。由于采用土层锚杆做内支撑可提 供较开阔的施工空间,近年来已得到广泛应用。尤其 拔承载力应通过抗拔试验确定;(2)锚杆极限抗拔 承载力标准值按公式估算,但应进行抗拔试验验证。 本文介绍实际工程中设计土层锚杆抗拔承载力的理论 确定方法及依据,并结合监测结果分析其实用性。 在北京地区,结合其地质特点及工期要求,土层锚杆 +地下连续墙的复合支护体系逐渐增多。 目前基坑支护工程中多采用拉力型注浆锚杆,其 传力方式是,当锚杆受力时拉力先通过钢筋与灌浆体 界面粘结摩阻力传到灌浆体中,再通过灌浆体与土体 1土层锚杆受力机理分析 锚固段长度是影响锚杆抗拔承载力的重要因 素 ,目前设计锚杆 时,认为其极限承载力与锚固 长度成正比,此种『青况是基于锚杆处于弹塑眭状态的 间粘结摩阻力传递到稳定的地层里。锚杆在轴向荷载 作用下,其抗拔承载力取决于杆体材料强度、杆体与 灌浆体间的握裹力及灌浆体与土体间的粘结摩阻力三 个方面n】。对于土层锚杆,其抗拔承载力主要取决于 初期,锚杆极限抗拔承载力 的计算式为: =zcDLz (1) 式中:D为粘结灌浆体直径;L为锚固段长度; 土体与粘结灌浆体间的剪切强度,土层锚杆破坏一般 就出现在砂浆体与土体界面上[2】。目前规范对土层锚 收稿日期:2015-01—23 为浆体与岩土体间的极限粘结摩阻强度。 但是,在岩土体中埋设锚杆,由于围绕杆体的灌 浆体与岩土体的弹f生特征难以协调一致,因此锚杆受 荷时不能将荷载均匀分布在固定长度上,会出现严重 的应力集中现象。在多数情况下,随锚杆上荷载增大, 作者简介:张向霞(1979一),女,山西运城人,高级工程师,博士 研究生,e—mail:zhangxiangxia@126.corn. 荷载传至固定长度最远端前,在杆体与灌浆体与地层 建筑技术 抗拔试验测点 ’第46卷第6期 新世冲洪积层(Q h卜p )、第四纪晚更新世冲洪积层 (Q3al+p )。 6・0 }:o2lJ /\ / \ f 共观测到三层地下水:潜水(二):含水层岩 性为粉细砂④3层、粉土④2层,水位埋深7.850~ 8.630m。层间水(三):含水层为粉土⑥2层和细中 : 49 / / ●}二 22.499 J U l l F: 卞 l_} l —’ I一 1 l1l m 牛— I If『 I :: 砂⑥3层,水位埋深为13.900~16.680m。承压7K(四 含水层主要为圆砾卵石⑦层、中粗砂⑦l层、粉细砂 妊 ⑦2层,水头埋深25.900—28.450m。 2.2 设计方案 本基坑采用明挖顺筑法施工,南端基坑围护结构 采用800mm厚地下连续墙+锚索支护。墙长30m, 基坑开挖深度为21.931 m,宽26.27m,锚杆设置5层, 锚索设计倾角均采用15。,锚杆直径为200mm,自 由段长度和锚固段长度分别确定如下:第一道锚索为 12 rn(自由段)+12m(锚固段);第二道锚索为9m (自由段)+21 m(锚固段);第三、四、五道锚索 均为5Ill(自由段)+25 m(锚固段),如图4所示。 图4基坑围护横剖面示意 3试验和监测及结果分析 3.1抗拔试验及施工监测 从基坑支护每层锚杆中选择3根进行锚杆极限抗 拔承载力试验,采用检测仪器为锚杆拉力计(ZY一1 00 型+W100827)和电子百分表(MS一50+DSB.03545)。 试验采用分级循环加荷,加荷等级和位移观测时 间如表2所示。锚杆极限抗拔承载力试验测点布置如 图5所示。 表2锚杆极限抗拔试验的加荷等级和观测时间 初始荷载 。—— 。—— ●—— 1O 。—— _—— _—_— 第一循环 lo 。—— ●—— 30 。—— ●—— 10 加荷增量 第二循环 10 30 。—— 40 。—— 3O 1O k/% 第三循环 1o 3O 40 5O 40 3O 1O 第四循环 1O 30 50 60 50 30 l0 第五循环 lo 3O 6O 70 60 3O 1O 第六循环 lO 30 60 80 60 30 lO 观测时间/min 5 5 5 10 5 5 5 70 zu —_4.570 5锚杆极限抗拔承载力试验测点布置 试验测得各层锚杆极限抗拔承载力,第一层锚杆 607kN,第二、三层锚杆1034kN,第四、五层锚杆 1240 kN。为积累监测数据并评估锚杆轴力与锚杆极 限抗拔承载力I司的关系,在抗拔试验点附近布设锚杆 轴力监测点。 3.2试验与监测结果分析 蚕 爆 墓 采用式(1)(2)分别进行锚杆极限抗拔承载力 计算,浆体与土体间的平均粘结摩阻强度取用表2 中的参数值,粘结强度影响系数取用表1中的数值。 锚杆极限抗拔承载力计算结果分别与极限抗拔承载力 试验比较,同时比较锚杆拉力标准值计算与现场监测 的锚杆轴力监测值,极限抗拔承载力与拉力标准值比 较曲线如图6所示。 值 值 图6计算值与极试验值及监测值比较 从图6可看出:(1)采用式(1)计算锚杆极限 抗拔承载力为试验值的1.15~1.4倍;(2)采用式 (2)计算锚杆极限抗拔承载力所得值小于试验结果 且较接近,最大差值为第二层锚杆,相差在5%以内; 因第二层锚杆锚固段位于砂层、粉质粘土层与粘土层, 土体性质变化较大,在土体分层起伏较大的情况下, 计算采用的土体与锚固体极限摩阻力标准值有误差; (3)锚杆拉力标准值均大于锚杆轴力监测值,约为 标准值的1.1倍,相当于锚杆极限抗拔承载力试验值 或采用式(2)计算所得锚杆极限抗拔承载力的2倍。 第46卷第6期2015年6月 V.01.46 No.6 Jun.20 l 5 建 筑 技 术 ・549・ Architecture Technolo 某软基场地上污水处理厂的设计实例 王 勇 (中国市政工程中南设计研究总院,430010,武汉1 摘要:针对我国南方沿海地区普遍存在淤泥层深厚的软弱地层情况,某12万t/d污水处理厂设计时 结合建(构)筑物的不同体型、荷重,在基础选型、地基处理等方面采取措施,并对沉降变形等1司题进行处 理与补救,效果良好。 关键词:污水处理厂;软弱地基;地基加固;沉降处理 中图分类号:TU 470.8 文献标志码:B 文章编号:lo0O~4726(2015)06—0549—04 DESIGN CASE FoR SEWAGE TREATMENT PLANT 0N S0FT FOUNDATION WANG Yong (Central and Southern China Municipal Engineering Design and Research Institute,430010,Wuhan,China) Abstract:Deep soft silty stratum is COIDATIon in coastal regions in South China,SO measures were adopted for foundation type selection and foundation treatment in the design of a 120’000t/d sewage treatment plant with consideration of different building shape and bearing capacity.Settlement and deformation problems were successfully treated and solved,realizing favorable effects. Keywords:sewage treatment plant;soft foundation;foundation reinforcement;settlement treatment 当前我国对污水治理步伐加快,特别是经济 但由于该地区土地资源珍贵,而由于污水处理厂 发达的沿海地区污水处理厂的建设也在加快进行。 工程性质的特殊性,往往建设场地地质等自然条 件很差,增加了设计和施工难度。 收稿日期:2015—02—12 我国南方沿海地区普遍存在淤泥土层深厚的软 作者简介:王勇(1978~),男,湖北京山人,高级工程师, e・mail:flamewang@163.com. 弱地质情况,在这些场地建设污水处理厂,对构(建) [3】SAWWAF E1 M,NAZIR A.The effect of soil reinforcement on 4结束语 本文结合土层锚杆在地铁深基坑支护中的应用实 pullout resistance of an existing vertical anchor plate in sand【J】 Computers andGeotechnics,2006,33(3):167—176. 【4]JGJ 12O一2O12,建筑基坑支护技术规程【s]. 【5】OSTERMAYER H,SCHEELE F.Research on ground anchom in no cohesive soils[C].Proceedings ofthe 9th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering.Tokyo:The Japanese Society ofSoil Mechanics nd aFoundation Engineering,1977:92 97. 例,通过对土层锚杆支护理论及受力机理进行研究分 析,基于锚杆抗拔承载力试验及锚杆轴力的监测数据, 采用统计归纳的数学分析方法,对几种设计理论与实 测结果之间的关系进行分析,得出结论如下。 (1)提出采用粘结强度影响系数法对土层锚杆 [6]余民久,熊峰.土层锚杆锚固段应力分布规律研究[J].四川水利, 2006,27(6):19—21 在深基坑支护工程中的应用进行设计的数学描述,并 给出相应的数学表达式及取值。研究表明,利用增加 锚杆长度来提高支护结构的强度与安全陛,并不能达 到理想的效果也不经济,工程中不提倡这种做法。 (2)本研究仅是基于有限的监测数据进行的数 [7】王晓东,张虎元,等.土层锚杆抗拔承载力确定方法及影响因素 分析[J].建筑结构,40(3):58—61. 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