钢管桩在边坡支护中的应用

  钢管桩在边坡支护中的应用_数学_自然科学_专业资料。钢管桩在边坡支护中的应用 李爱新,赵建涛 【摘 要】结合工程实例,对钢管桩在边坡支护中的应用作了介绍,利用逆作法 的工艺特点充分发挥了钢管桩在边坡支护中的优势,在技术和经济方面总结了 应用的效果。 【

  钢管桩在边坡支护中的应用 李爱新,赵建涛 【摘 要】结合工程实例,对钢管桩在边坡支护中的应用作了介绍,利用逆作法 的工艺特点充分发挥了钢管桩在边坡支护中的优势,在技术和经济方面总结了 应用的效果。 【期刊名称】技术与市场 【年(卷),期】2013(000)008 【总页数】2 【关键词】钢管桩;粉土类边坡;支护 1 支护结构型式 支护结构型式有若干种,根据造价低和施工难易程度,复合土钉墙或桩锚式复 合土钉墙成为基坑支护的首选。但当边坡土质较软,基坑深度较大,且放坡条 件受限情况下,尤其边坡水系较为发达地带,土钉墙的支护就受到很大的限制。 在《建筑基坑支护技术规程》中的支护结构选型中,护坡桩或地下连续墙支护 型式作为深基坑支护型式,其主要优点是控制位移能力强,但护坡桩中的混凝 土桩或地下连续墙结构具有投入大、成本高、施工复杂及对环境的污染较大等 缺点,尤其当基坑距既有建筑物较近、环境要求较高时,混凝土护坡桩或地下 连续墙支护结构就受到很大的限制。 支护结构的选型应根据基坑周边的环境、开挖深度、工程地质与水文地质等条 件,考虑结构的空间效应和受力特点来选择适宜的支护结构型式。基于这种原 则,在环境要求较高地带,尤其是基坑距既有建筑物较近时,钢管桩作为护坡 桩的一种结构型式成为边坡支护的首选。在德化人防的基坑支护施工过程中, 因原有的复合土钉墙支护体系和混凝土护坡桩支护型式自身的缺点,无法与周 边的环境相协调,也不能与工程地质、水文地质等条件相匹配,所以,在支护 型式变更中,选用了钢管桩+预应力锚索的支护型式,充分发挥了钢管桩的自 身受力特点和施工便利的优势,在基坑支护中,保证了边坡的安全稳定。 2 工程概况 德化人防位于郑州市中心,二七纪念塔南广场、德化街。地形较平缓,地貌属 黄河冲积平原的西南角边缘地带,二级地貌属填土分布区,黄河一级阶梯地在 该场地被埋藏于 14 m 以下,成为掩埋阶地,地下 2 m 以内是杂填土,2~5 m 是粉土,5m 以下为粉砂土,地下水位比较丰富。地理位置处于繁华闹市, 两侧为众多商城及商家,人流车流量非常大,地下管线繁多复杂,而且施工场 地极其狭窄。地下两层,覆土层 4 m,负一层层高 5.9 m,负二层层高 5.0 m。 本工程支护设计为顶板以上为土钉墙,负二层顶板以下为护坡桩+锚索,护坡 桩施工时间是在负二层顶板浇筑完成后。 本工程采用“逆作法”施工工艺,即由上至下的作业方式,先顶板后底板,顶 板施工完成后回填土,再依次施工负一层、负二层主体结构。 在顶板施工时,因地质为粉土或粉砂土,桩基施工过程中频频出现塌孔现象, 且同时因基坑边缘距周边商铺仅 2 m,护坡桩的施工严重影响了周边商铺出入; 同时在顶板以上边坡支护过程中,因不明的地下管线漏水,常导致已喷护的边 坡坍塌,其中在 C 区 C26-C28*a 断面因不明地下管线漏水边坡坍塌,使坡顶 建筑物出现裂缝,严重威胁到坡顶建筑物的安全。 3 钢管桩的设计 钢管桩主要承受土体侧向水平压力作用和嵌固在结构物内的反向力矩作用,在 顶板以上,钢管桩所受的侧向土压力类似于作用于一端弹性嵌固的立柱。水平 荷载标准值 eajk 按当地可靠经验确定。当无经验时,可按下列规定计算: 其中 Kai——第 i 层的主动土压力系数; σajk——作用于深度 Zj 处的竖向应力标准值; cik——第 i 层土固结不排水粘聚力标准值。 计算简图如图 1: 当无放坡条件且又需限制软土沉降量时,需验算钢管桩截面的弯矩和剪力,验 算时将钢管桩作为悬臂式支护结构(如图 1),按下式计算: Mc=hmz∑Emz-haz∑Eaz Vc=∑Emz-∑Eaz, 当基坑开挖深度<3.5 m 时,不需验算。 钢管桩的设置间距一般为 500~1 000 mm,直径 φ 108~150 mm,入土深 度一般为 2~3m,视基坑深浅而定。经计算公式为:hλ=4kwj-πd2r/4πdf, 式中 wj 为单位长度支护结构层自重(wj=rd0Ha),r 为结构容重(kN/m3),a 为 钢管桩间距(m),d0 为结构厚度(m),f 为基底土摩擦力(kPa),d 为钢管桩外径 (m),k 为安全系数取 1.5。 在本工程方案的选择中考虑到采用“逆作法”施工工艺,可利用人防工程负一 层及负二层顶板底板混凝土对钢管桩的嵌固作用,钢管桩受力相当于一个自由 悬臂端和两个刚性固结端,由于刚性固结作用,在负一层及负二层之间钢管的 变形挠度较小,所以在横向支撑的布置上只在顶板与底板之间布置两道腰梁, 阻止钢管的挠度变形,并设置一排锚索将钢腰梁锚固在钢管桩上,具体布置为: 钢管桩设置间距为 600 mm,钢管直径 φ106 mm,入土深度 1 000mm,钢 管长度平均 17m 长,在负一层顶板以上配置水平连接钢筋作为加强筋,钢筋 为二级钢筋 φ 16,水平钢筋间距 1 500mm,焊接在钢管桩上,与喷层钢筋网 构成一个整体;在负一层设置二道腰梁,腰梁位置在负一层顶板与底板中间即7.5 m 处,在两道腰梁之间设置一排锚索,锚索长度为 25 m,将两道腰梁锚固 在钢管桩上,钢管桩之间设置喷层钢筋网,先喷后锚;在负二层顶板与底板之 间即-12.5 处设置两道腰梁,并设置一排锚索,锚索长度 25 m,将两道腰梁锚 固在钢管桩上,形成 1 个横向和竖向的支护整体。(如图 2、图 3) 4 实施过程关键点 1)管线*a-d 断面边坡处,预先进行管线 mm 放出钢管桩的桩位线)用起吊设备将钢管桩就位,先依靠钢管桩重力插入覆盖层中,再利用 45 kW 振动沉桩机下沉钢管桩至负二层底板标高下 1 500 mm 处。在沉桩过程中随时 矫正钢管桩的垂直度,垂直度不得低于 0.1%H。同时应注意振动锤中心和桩中 心轴应尽量保持在同一直线上,每一根桩的下沉应连续,不可中途停顿过久, 以免土的摩阻力恢复,继续下沉困难。因市场售钢管一般为 9m,所以在实施 沉桩过程


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