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　　(一)預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)構(gòu)造

 

　　預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)是用于基坑開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的支擋技術(shù)。是由預(yù)應(yīng)力錨桿與噴射混凝土面層或木板面層結(jié)合而成的一種支護(hù)方法。其中預(yù)應(yīng)力錨桿是由眾多噸位較小的預(yù)應(yīng)力錨桿組成的系統(tǒng)錨桿。它的主要構(gòu)造包括自由段、錨固段、錨下承載結(jié)構(gòu)、面層、排水系統(tǒng)等。

 

　　預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)法將錨桿錨固于潛在滑移面以外的穩(wěn)定巖土體中，對(duì)錨桿施加的預(yù)應(yīng)力通過錨下結(jié)構(gòu)和面層對(duì)潛在滑移面以外的穩(wěn)定巖土體進(jìn)行錨固。由于在非穩(wěn)定巖土體內(nèi)設(shè)置了自由段，錨桿在自由段中可以自由伸縮，因此預(yù)應(yīng)力對(duì)整個(gè)非穩(wěn)定巖土體進(jìn)行了主動(dòng)的約束錨固。

 

　　(二)適用范圍

 

　　一般來講，從經(jīng)濟(jì)效益來看，預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)的經(jīng)濟(jì)使用要求土層在垂直或陡斜邊上開挖2m左右高時(shí)，不加支護(hù)條件下能保持自穩(wěn)1-2d。另外，特別要求鉆孔孔壁能保持穩(wěn)定至少數(shù)小時(shí)。預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)可適用于下列土層類型：(1)無不良方向性和低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的殘積土和風(fēng)化巖；(2)粉質(zhì)黏土和不易于產(chǎn)生蠕變的低塑性黏土之類的硬黏土；(3)天然膠結(jié)砂或密實(shí)砂相具有一定粘結(jié)力的礫石；(4)天然含水量至少為5%的均勻中、細(xì)砂。

 

　　二、預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)的數(shù)值分析

 

　　(一)FLAC-3D

 

　　FLAC(FastLagrangianAnalysisforContinuum)是可以完成"拉格朗日分析"的"顯式有限差分程序"，它采用的混合離散法來模擬材料的塑性破壞和塑性流動(dòng)。這種方法比有限元通常采用的"離散集成法"更為準(zhǔn)確、合理。FLAC3D是美國(guó)ITASCA國(guó)際咨詢與軟件開發(fā)公司在FLAC基礎(chǔ)上開發(fā)的三維數(shù)值分析軟件。FLAC3D可實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石、土和支護(hù)結(jié)構(gòu)等建立高級(jí)三維模型，進(jìn)行復(fù)雜的巖土工程數(shù)值分析與設(shè)計(jì)。

 

　　(二)基坑模型參數(shù)

 

　　基坑深9m，不考慮地下水影響。均質(zhì)土體，土層參數(shù)如下：密度2000kg/m3，體積模量500MPa，切變模量330MPa，內(nèi)聚力2kPa，摩擦角25€？，剪脹角0€??？

 

　　本基坑采用預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)，分6步開挖，每步開挖1.5m，開挖一層支護(hù)一層。面層采用鋼筋網(wǎng)混凝土，厚度150mm，彈性模量取2.0€？05MPa。錨桿水平間距為1.5m。

 

　　由于基坑橫向長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于基坑深度，可簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問題，建模時(shí)橫向取錨桿的水平間距1.5m。為考慮基坑開挖對(duì)遠(yuǎn)處的土體，基坑的計(jì)算范圍取，基坑底以下0.5H，基坑后方2H。
 

　　(三)錨桿的錨固長(zhǎng)度

 

       基坑的水平位移隨錨固段的增加而減小，錨固段較短時(shí)減小得較快，錨固段較長(zhǎng)時(shí)減小得較慢，錨固段達(dá)到一定長(zhǎng)度后，基坑水平位移趨于穩(wěn)定。

 

　　(四)錨桿的豎向間距

 

　　可知基坑坑壁的側(cè)移隨著錨桿的豎向間距的增大而增大，當(dāng)錨桿的間距過大時(shí)，基坑便失穩(wěn)。只布置三排錨桿時(shí)的水平位移云圖，從圖中可知此時(shí)基坑的最大水平位移為378mm，已遠(yuǎn)大于基坑設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的最大值。因此，為了限制基坑的水平位移應(yīng)適當(dāng)加密錨桿的密度。

 

 

　　通過上面的分析可知，錨桿的預(yù)應(yīng)力大小、錨桿錨固段的長(zhǎng)度、錨桿的傾角、錨桿的分布密度對(duì)基坑的水平位移都有較明顯的影響。

 

　　(一)錨桿所施加的預(yù)應(yīng)力大小對(duì)基坑的水平位移影響很大。隨著錨桿預(yù)應(yīng)力的增加，基坑的位移大幅度減小，當(dāng)預(yù)應(yīng)力施加到一定大值之后，對(duì)基坑的位移影響幅度較小。此外當(dāng)預(yù)應(yīng)力達(dá)到一定值后，還會(huì)使基坑反向失穩(wěn)。因此為了控制基坑的變形，預(yù)應(yīng)力的值可適當(dāng)增大，但不能單純靠增大預(yù)應(yīng)力值來控制位移。

 

　　(二)從變形控制和基坑穩(wěn)定的角度出發(fā)，認(rèn)為對(duì)于直立開挖錨桿支護(hù)，錨桿的最佳支護(hù)角度為5度和10度之間，此范圍內(nèi)錨桿對(duì)土體的約束錨固作用得到充分的發(fā)揮，錨桿支護(hù)的基坑變形較小些。

 

　　(三)從基坑的受力狀態(tài)分析，基坑開挖后，使邊坡附近由靜止?fàn)顟B(tài)向主動(dòng)狀態(tài)過渡，形成主動(dòng)區(qū)和被動(dòng)區(qū)，位移的產(chǎn)生主要源于主動(dòng)區(qū)，錨桿長(zhǎng)度增加使邊坡的主動(dòng)區(qū)保持穩(wěn)定，并限制其產(chǎn)生過大的位移，但錨桿長(zhǎng)度過長(zhǎng)后位移減小得不明顯。因此，為控制基坑的變形，應(yīng)適當(dāng)增加錨桿的長(zhǎng)度，但基坑的變形與錨桿長(zhǎng)度并不是線性關(guān)系，錨桿長(zhǎng)度過長(zhǎng)，控制變形的效果不明顯，造成浪費(fèi)。

 

　　(四)錨桿間距較小時(shí)，錨桿布置的密度較大，錨桿承受到較多的開挖荷載，對(duì)土體的約束作用明顯，因此基坑水平位移較小。錨桿間距較大時(shí)，錨桿的密度較小，錨桿對(duì)土體的約束作用減弱，此時(shí)基坑水平位移較大，土體自身承受到的荷載較多，穩(wěn)定性降低。