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　　 由于錨桿支護(hù)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)越性，已經(jīng)成為巖土工程支護(hù)的主要形式，對巖土工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，錨桿支護(hù)是以錨桿為主體的支護(hù)結(jié)構(gòu)的總稱。它包括錨桿、錨噴、錨噴網(wǎng)等支護(hù)形式。自1912年，德國謝列茲礦最先采用錨桿支護(hù)井下巷道以來[1]錨桿支護(hù)以其結(jié)構(gòu)簡單，施工方便、成本低和對工程適應(yīng)性強(qiáng)等特點，在土木工程(包括采礦工程)中得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者對錨桿支護(hù)也進(jìn)行了大量深入研究，江文武等[2]采用三維顯式有限差分法，建立錨桿拉拔數(shù)值仿真模型，進(jìn)行計算機(jī)模擬。得出：數(shù)值模擬計算的結(jié)果和現(xiàn)場試驗得到的結(jié)果基本吻合，表明數(shù)值模擬錨桿拉拔過程是可行的，并對其機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)了分析。王衛(wèi)國等[3]推導(dǎo)了具有加固圈圓形隧洞的彈塑性解析解，運用錨桿對圓形隧洞圍巖物理力學(xué)參數(shù)提高的公式，得出了錨桿加固圓形隧洞的加固效應(yīng).通過計算驗證了錨桿對圍巖的加固作用。

 

　　 本文根據(jù)錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)體系以及錨桿支護(hù)對基坑土體的作用方式，分析了基坑錨桿支護(hù)機(jī)理，同時結(jié)合蘇州某基坑工程，系統(tǒng)研究了錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)體系在基坑工程中的應(yīng)用狀況。

 

 

　　 基坑錨桿能充分發(fā)揮巖體能量，調(diào)用和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，從而大大減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)物的自重，節(jié)約工程材料，并確保施工安全與工程穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。錨桿是一種受拉桿件，它的一段與工程結(jié)構(gòu)物或擋土墻連接，另一端錨固于地基土層中，以承受結(jié)構(gòu)物上的各種載荷，利用錨固力維持基坑周圍土體的穩(wěn)定。

 

　　 錨桿一般由錨固段、自由段、和錨頭三部分組成，錨固段是錨桿在途中以摩擦力形式傳遞載荷的部分，它是由水泥砂漿等膠結(jié)物以壓漿形式注入鉆孔中，包裹著受拉的錨桿凝固而成。錨桿支護(hù)體系。

 

　　3錨桿支護(hù)作用方式及機(jī)理分析

 

　　 基坑開挖后，打破了原有地應(yīng)力平衡，基坑周圍土體進(jìn)行應(yīng)力重分布，附近土體會產(chǎn)生應(yīng)力集中，且基坑表面處于二向應(yīng)力狀態(tài)，在平行于基坑墻面方向應(yīng)力為零，此情況下，基坑周圍土體很容易變形失穩(wěn)。因此，對于基坑開挖后支護(hù)問題可以從兩個方面進(jìn)行，一是減小基坑土體的應(yīng)力集中現(xiàn)象，二是改變基坑土體表面應(yīng)力狀態(tài)，變二向應(yīng)力狀態(tài)為三向受壓狀態(tài)。

 

　　 為錨桿支護(hù)力學(xué)模型圖，錨桿托盤對土體作用力簡化為一集中力P，錨桿錨固段對土體作用力簡化為大小為q的均布力，從圖中可以看出，錨桿對基坑表面土體施加一垂直于基坑墻面且指向土體內(nèi)部的作用力，同時在土體內(nèi)部有一垂直與土體表面向外的均布力，在這種情況下，土體的二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿蚴軌海墒剑?）所示的經(jīng)典摩爾庫倫破壞準(zhǔn)則可知，應(yīng)力狀態(tài)從二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿蚴軌籂顟B(tài)，J2’會大幅度的減小，從而使屈服函數(shù)F減小，增加了錨固土體的強(qiáng)度。由此可知，錨桿支護(hù)除了傳統(tǒng)的支護(hù)作用之外，還有對基坑土體的加固作用。

 

　　 （1）

 

　　 式中，c為土體的內(nèi)粘聚力，θ為lode角，φ土體內(nèi)摩擦角，J2’為第二偏應(yīng)力不變量，σm表示三個正應(yīng)力分量的平均值。

 

 

　　4.1工程地質(zhì)條件

 

　　 蘇州某大廈擬建場地周圍有7層和6層的居民樓，基坑邊距居民樓僅為1.5m東側(cè)為一條主要大街，場地狹窄，大廈主樓為18層，裙樓5層，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，占地面積為4500m2，基坑開挖深度分別為-15.0m和-9.5m場地土層主要由以下五層構(gòu)成：

 

　　 1.填土：雜色～灰褐色，松散～松軟狀態(tài)，含大量砼塊、塊石等，部分為新近回填土，成分較雜。本土層在全場均有分布，揭露厚度一般在1.5～3.5m，最厚達(dá)7.1m，由于靜探孔施工淺挖除了淺部的部分填土，所以靜力觸探孔揭露的填土的厚度和實際有一定的差異。層面標(biāo)高一般在2.0～3.3m之間，該層工程性能差。

 

　　 2.粘土：黃褐色，可塑狀態(tài)，較均勻，無搖振反應(yīng)，光澤反應(yīng)光滑，干強(qiáng)度高，韌性高，含鐵錳結(jié)核及灰色條紋。本土層在整個場地大部分布，局部缺失，揭露層厚0.8～3.70m，層面標(biāo)高-2.01～1.16m，靜力觸探比貫入阻力Ps平均值1.91MPa，壓縮模量7.64MPa，土層承載力特征值fak=180kPa，工程性能較好。

 

　　 3.粉質(zhì)粘土：灰黃~黃灰、灰色，可塑，夾粉土，性質(zhì)欠均勻，無搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。本土層在整個場地大部分布，局部缺失，揭露層厚0.8～2.4m，層面標(biāo)高-3.17～-1.45m，靜力觸探比貫入阻力平均值為2.79MPa，壓縮模量6.85MPa，土層承載力特征值fak=160kPa，工程性能一般。

 

　　 4.粉土：灰色，飽和，中密狀態(tài)，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，性質(zhì)不均勻。本土層在整個場地分布廣泛，揭露層厚1.1～3.8m，層面標(biāo)高-5.02～-2.75m靜力觸探比貫入阻力Ps平均值為6.63MPa，標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N平均13.9擊，室內(nèi)試驗壓縮模量9.53MPa，土層承載力特征值fak=140kPa，工程性能一般。

 

　　4.2基坑支護(hù)設(shè)計方案及參數(shù)

 

　　 鑒于該建筑物場地相當(dāng)狹窄的情況深基坑開挖時必須采取支護(hù)措施，經(jīng)過多種方案分析比較后確定該工程采用鉆孔樁與錨桿支護(hù)方案，其對周圍環(huán)境不會造成破壞，護(hù)坡樁之間土層采用掛網(wǎng)噴漿維護(hù)，該方案的主要技術(shù)參數(shù)為：

 

　　 （1）裙樓-9.5m基坑

 

　　 錨桿：規(guī)格φ130@2200，設(shè)置在-5.3米處，長度L=22m，傾角15°，錨固段長18m，錨桿設(shè)計承載力為350KN

 

　　 護(hù)坡樁：規(guī)格為φ600@1100，長度L=11m，樁頂標(biāo)高-1.5m。

 

　　 （2）主樓-15m基坑

 

　　 第一層錨桿：規(guī)格φ130@2200，設(shè)置在-5.3m處，長度L=20m，傾角15°，錨固長度為14m，錨桿設(shè)計承載力為350KN

 

　　 第二層錨桿：規(guī)格φ130@1100，設(shè)計在-10.0m處，長度L=18m，傾角為15°，錨固長度為15m，設(shè)計承載力為350KN。

 

　　 護(hù)坡樁：規(guī)格φ600@1100，長度L=15.5m，樁頂標(biāo)高-1.5m。

 

　　 （3）樁頂

 

　　 -1.5m處設(shè)置370擋土墻，在樁頂處設(shè)置鋼筋混凝土冒梁，裙樓基坑支護(hù)剖面圖。

 

　　4.3施工工藝

 

　　 施工中，先進(jìn)行支護(hù)樁施工，然后開挖場地至設(shè)計標(biāo)高，澆筑混凝土帽梁，同時施工磚砌擋土墻，開挖至5.3m基坑底，打設(shè)第一層錨桿，并進(jìn)行錨桿抗拔試驗，安裝錨頭及腰梁，張拉鎖定第一層錨桿，開挖主樓基坑至9.5m處打設(shè)第二層錨桿，并進(jìn)行第二層錨桿抗拔試驗，安置腰梁，張拉錨定第二層錨桿，腰梁與護(hù)坡樁連成整體，形成基坑錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)。施工中，要確保護(hù)坡樁的規(guī)格和強(qiáng)度符合設(shè)計要求，混凝強(qiáng)度等級為C25，樁長允許誤差額垂直誤差應(yīng)控制在±100mm和1%；確保錨桿的傾角、強(qiáng)度和長度等規(guī)格滿足設(shè)計要求，錨桿鉆孔在注漿前不能發(fā)生坍塌，進(jìn)行拉筋施工時要每兩米架設(shè)定位器。在錨桿試驗滿足設(shè)計要求時才能進(jìn)行錨桿的施工，在錨桿水泥漿凝固養(yǎng)護(hù)七天后進(jìn)行張拉錨固，錨固應(yīng)力為80%設(shè)計值。當(dāng)錨桿水泥漿具有足夠強(qiáng)度后進(jìn)行焊接加強(qiáng)筋和鋼筋網(wǎng)的安裝工作。噴射混凝土作業(yè)時，混凝土有配合比為1：2：1.5的水泥、細(xì)石和中砂組成，要確保最終完成噴射作業(yè)的厚度為，100mm。

 

　　4.4支護(hù)效果監(jiān)測

 

　　 為了確保整個施工的安全進(jìn)行，嚴(yán)格監(jiān)測整個工程進(jìn)行時基坑周邊變形，可以及時分析反映突發(fā)情況，確保整個施工過程的安全順利進(jìn)行，防止突發(fā)事件對基坑工程造成的損失。

 

　　 為了觀測樁的位移在冒梁上設(shè)置15個觀測點，在基坑工程鄰近小區(qū)和道路分別布置20和22個觀測點，分別在基坑開挖、開挖至坑底以及底板混凝土澆筑后進(jìn)行觀測。通過觀測護(hù)坡樁位移和傾斜程度，掌握施工過程的安全信息。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，開挖基坑底部時南側(cè)護(hù)坡樁發(fā)生5.6mm位移之外其余階段護(hù)坡樁的位移都得到很好的控制，滿足設(shè)計要求。基坑工程建筑物在各個階段施工沉降量也在規(guī)定值范圍內(nèi)，道路最大沉降量為18.8mm，小于警戒值26mm，鄰近建筑物沉降值為0.00102小于警戒值0.0033，在盡可能的情況下減小了對鄰近建筑物和道路的影響，滿足設(shè)計要求。

 

　　4小結(jié)

 

　　 本文根據(jù)錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)體系以及錨桿對基坑土體的作用方式，從基坑開挖后土體應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)，分析了基坑錨桿支護(hù)機(jī)理；并以蘇州某基坑工程為背景，結(jié)合具體工程地質(zhì)概況及施工工藝，并通過現(xiàn)場測試，說明錨桿支護(hù)的可靠性。