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　　引言

 

　　隨著城市的發(fā)展及城市人口的增多，高層建筑不斷涌現(xiàn)。與此同時(shí)，基坑工程向著規(guī)模大、深度更深的方向發(fā)展，因此，基坑的開(kāi)挖和支護(hù)仍是建筑工程界的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題之一[1]，加之目前土力學(xué)有關(guān)理論并非十分成熟，設(shè)計(jì)和施工多半采用傳統(tǒng)理論及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行[2-3]，工程事故屢有發(fā)生。因此，本文以華能集團(tuán)人才創(chuàng)新基地后勤樓基坑工程為背景，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)，研究預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻支護(hù)體系受力變形規(guī)律，為北京地區(qū)類似基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和科學(xué)施工提供參考。

 

　　1工程概況

 

　　1.1工程概況

 

　　該工程位于北京市昌平區(qū)未來(lái)科技城南區(qū)C89地塊，溫榆河南岸，北七路以南。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的有關(guān)圖文資料，后勤樓用地面積17107m2，總建筑面積約45710m2，其中地上部分約29610m2，地下部分約16100m2。 

 

　　1.2工程地質(zhì)條件

 

　　根據(jù)勘察報(bào)告，該場(chǎng)地上部為填土層，其下為新近沉積層及一般第四紀(jì)沖洪積層，具體各層巖土層的主要物理及力學(xué)指標(biāo)。

 

　　該場(chǎng)區(qū)含有三層地下水：第一層地下水類型為上層滯水，穩(wěn)定水位埋深2.0～4.3m，主要含水層為粉砂②2及粗砂③3層，以大氣降水等為主要補(bǔ)給方式，以蒸發(fā)為主要排泄方式，地下水位變化無(wú)規(guī)律，受人為活動(dòng)及大氣降水影響較大；第二層地下水類型為潛水，穩(wěn)定水位埋深8.7～11.5m，局部微承壓，主要含水層為中砂④層，主要補(bǔ)給來(lái)源為地下徑流，主要排泄方式為側(cè)向徑流，地下水位自7月份開(kāi)始上升，9至10月份達(dá)到當(dāng)年最高水位，隨后逐漸下降，至次年的6月份達(dá)到當(dāng)年的最低水位，平均年變幅約1～2m；第三層地下水為承壓水，穩(wěn)定水位埋深19.4～21.8m，含水層為中砂⑤1層與中砂⑥2層，主要補(bǔ)給來(lái)源為地下水側(cè)向徑流，主要排泄方式為側(cè)向徑流。

 

　　2.1基坑支護(hù)方案

 

　　本基坑工程主要采用預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)，復(fù)合土釘墻支護(hù)深度9.56m，放坡角度73.3°；設(shè)計(jì)土釘5道，預(yù)應(yīng)力錨桿1道（第二道）。土釘長(zhǎng)度7.00～10.00m；錨桿長(zhǎng)度15.00m，其中自由段5.00m，錨固段10.00m。水平間距1.50m，豎向間距1.50m，傾角均為15°，排間交錯(cuò)布置。土釘人工成孔，孔徑120mm；錨桿機(jī)械成孔，孔徑150mm。常壓灌注水泥漿，漿體強(qiáng)度M20，土釘材料為1Φ18螺紋鋼筋，錨桿采用1-7Φ5鋼絞線。噴錨面層為Φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)和1Φ14螺紋鋼筋橫、縱向壓筋，噴射10cm厚C20細(xì)石混凝土，混凝土配合比根據(jù)試驗(yàn)確定，一般經(jīng)驗(yàn)值為水泥：砂子：碎石＝1：2：2。錨桿腰梁采用20號(hào)槽鋼，預(yù)拉力為150kN，鎖定力為120kN。

 

　　土釘墻地面設(shè)拉錨，地錨設(shè)在基坑外1.00m處，采用118螺紋鋼筋，打入式，深度1.50m，間距3.00m，與首層土釘拉結(jié)。

 

　　2.2監(jiān)測(cè)方案

 

　　本工程施工實(shí)施動(dòng)態(tài)控制及安全管理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，掌握基坑地層、地下水、復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)體系等的工作狀態(tài)信息。通過(guò)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的整理和分析，及時(shí)確定采取相應(yīng)的施工措施，確保工程安全和施工工期。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中。
 

 

　　在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，基坑監(jiān)測(cè)能夠直接反應(yīng)施工期間的安全性，并將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的結(jié)果及時(shí)反饋，對(duì)于及時(shí)修正支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法意義重大[4-5]。本文分析預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻這一支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，重點(diǎn)對(duì)水位、錨桿內(nèi)力和支護(hù)結(jié)構(gòu)外土體深層水平位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析。

 

　　3.1水位

 

　　本工程基坑開(kāi)挖之前，已對(duì)基坑及周邊進(jìn)行了專項(xiàng)地下水處理措施（管井降水）。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水位觀測(cè)，地下水平均水位約-12.0m，即比基底深2.5m左右。由此可見(jiàn)，地下水通過(guò)專項(xiàng)處理措施后，對(duì)基坑開(kāi)挖及邊坡支護(hù)無(wú)影響。

 

　　3.2錨桿內(nèi)力

 

　　本基坑工程復(fù)合土釘墻支護(hù)體系中，第二道為預(yù)應(yīng)力錨桿，其余均為土釘，故在第二道安裝錨索計(jì)。由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，第二道預(yù)應(yīng)力錨桿張拉后，起初稍有一些回彈，隨著基坑的開(kāi)挖，錨桿內(nèi)力繼續(xù)增長(zhǎng)，一方面說(shuō)明錨桿施加預(yù)應(yīng)力后起到了一定的效果，另一方面說(shuō)明由于各種客觀因素的影響，錨桿預(yù)應(yīng)力一般會(huì)有應(yīng)力松弛的現(xiàn)象；當(dāng)開(kāi)挖至基底時(shí)，錨桿內(nèi)力的變化基本趨于穩(wěn)定。 

 

　　3.3坡后土體水平位移

 

　　基坑開(kāi)挖過(guò)程中，土方開(kāi)挖需與土釘墻支護(hù)施工相互配合，即：基坑開(kāi)挖過(guò)程分為六步。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，起初坡后土體變形最大點(diǎn)發(fā)生在最上部，當(dāng)?shù)诙李A(yù)應(yīng)力錨桿施加后，坡后土體向基坑外稍有變形，但隨著基坑的開(kāi)挖，土體向基坑內(nèi)變形繼續(xù)增大，且最大位移點(diǎn)向下移動(dòng)，坡后土體變形呈“弓”字形，當(dāng)基坑開(kāi)挖至基底時(shí)，土體最大變形為20.3mm，在-5.0m處，并且變形趨于穩(wěn)定，最大位移點(diǎn)大約發(fā)生在距基坑頂部1/2的深度處。

 

 

　　本論文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻這一支護(hù)體系錨桿內(nèi)力及坡后土體變形進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

 

　?。?）當(dāng)基坑開(kāi)挖至-5.0m時(shí)，基坑坡后土體最大變形發(fā)生在頂部，并且一般變化量不大。

 

　?。?）當(dāng)?shù)诙李A(yù)應(yīng)力錨桿施工且張拉完畢后，坡后土體變形向基坑外移動(dòng)，變形回彈量約為20%。與此同時(shí)，錨桿內(nèi)力存在著較大的預(yù)應(yīng)力損失，大約損失30%。

 

　?。?）隨著基坑后續(xù)開(kāi)挖，坡后土體變形最大點(diǎn)位置向下移動(dòng)，錨桿內(nèi)力也繼續(xù)增加。開(kāi)當(dāng)基坑開(kāi)挖至基底時(shí)（-9.56m），坡后土體最大變形量為20.3mm，在-5.0m處；錨桿內(nèi)力增加為150kN，比預(yù)加軸力增加25%。

 

 

　　本論文以華能集團(tuán)人才創(chuàng)新基地后勤樓基坑為背景，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)（預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻）的變形規(guī)律進(jìn)行了研究，主要結(jié)論有：

 

　?。?）支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移與開(kāi)挖深度和時(shí)間密切相關(guān)，基坑開(kāi)挖至-5.0m時(shí)，坡后土體呈前傾形曲線，坡頂水平位移最大，隨著基坑的開(kāi)挖和土釘及預(yù)應(yīng)力錨桿的施工，坡后土體變形曲線由前傾形逐漸向“弓”字形轉(zhuǎn)化，最大水平位移發(fā)生的位置也隨之下移，并且最大位移位置大約在基坑開(kāi)挖深度的1/2處。

 

　　（2）在開(kāi)挖過(guò)程中，第二道預(yù)應(yīng)力錨桿張拉完畢后存在著較大的預(yù)應(yīng)力損失，大約損失30%，但是隨著基坑后續(xù)開(kāi)挖，錨桿內(nèi)力又有所增長(zhǎng)，當(dāng)基坑挖至基底時(shí)，錨桿內(nèi)力為150kN，比張拉力增長(zhǎng)25%。說(shuō)明預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)基坑變形起到至關(guān)重要的作用。

 

　?。?）預(yù)應(yīng)力錨桿可以協(xié)調(diào)整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況，提高邊坡抗滑移穩(wěn)定性和減小邊坡及坡后土體深層水平位移。

 

　　（4）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，可以不斷優(yōu)化計(jì)算方法和計(jì)算參數(shù)，更準(zhǔn)確的判斷基坑變形規(guī)律及受力特點(diǎn)，從而預(yù)測(cè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中的變化，真正意義上的監(jiān)測(cè)指導(dǎo)施工，實(shí)現(xiàn)信息化施工。