双排桩支护结构的应用及变形分析.pdf

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安徽建筑2014年第4期(总198期)双排桩支护结构的应用及变形分析ApplicationandDeformationofDouble-RowBracingforFoundationPitExcavation夏云(马鞍山市建设工程质量检测中心，安徽马鞍山243000)■—■——一I_-—I摘要：深基坑双排桩是近几年发展起来的一种新型的支护结构，与成的力偶来抵抗倾覆力矩，同时双排桩上部的刚性节点也增加I-=====其他支护结构体系相比，双排桩支护形式具有良好的侧向刚度，可有了其抗倾覆能力。双排桩的顶部为刚性节点，桩梁之间不能转—■●_效限制支护结构的侧向变形，在工程中得到广泛的应用。文章根据双动，所以可以抵抗弯矩。排桩的特点，依托某工程实例，结合工程的周边环境和水文地质资料，并采用理正深基坑双排桩模型模拟分析，对比模拟结果和实际监测结2工程案例果，论证方案的可行性，说明双排桩支护结构具有施工方便、不用设置侧向支撑、结构受力条件好、界坑稳定、施工安全等优点。从而指导信2．1工程概况息化和经济化施工。关键词：双排桩；变形；模拟；施工2．1．1场地位置中图分类号：TU473．1文献标识码：B拟建场地位于某城市东南角，西侧距城市某道路约文章编号：1007—7359(2014)04—0133—0220．72m；北侧距某大厦(地上21层、地下3层)地下室的距离为12．9m～19．5m，距某26～32层公寓地下室的距离为9．6m～0引言12．2m；东侧距6层建筑约22．40m，距4层建筑约26．Om；南侧距3层建筑约7．93m，距某大厦6层裙房约19．37m，距某大厦(地上32层、地下3层)约29．Om。双排桩是近年来发展起来的一种新型的支护结构，在临时岩2．1．2土层分布(见表1)围堰、深基坑支护等很多领域都被推广使用，是一种很具有发土地层参数表1工展潜力的结构形式。由于我国地多人少，人均占有土地还不及程世界人均占有率的1／lO，为节约土地，高层建筑和地下结构快与速发展，地下工程的规模增大，深基坑支护设计与施工等方面基础的问题Et益突出，已经成为工程界面临的重大问题。双排桩支处护体系不需要采用内支撑，这样就给开挖工作提供了较大的施理工空间，同时减少了拆除内支撑这一工序而降低了成本。因此，双排桩支护体系具有较高的应用价值，特别适用于基坑空间较大、不适合采用内支撑而又对水平位移要求比较严格的工程。目前，双排桩已经在诸多工程中获得了成功应用】。1双排桩的特点与传统的悬臂桩和锚拉桩相比，双排桩具有以下特点[61。①双排桩具有较大的侧向刚度，可以有效地限制支护结构2．1．3水文地质条件的侧向变形，不需要设置锚杆或者内支撑。在一定范围内用双工程在进行钻孔期间实测得三层地下水。排桩代替悬臂式单桩或者锚拉桩，可降低材料用量30％以上；第一层水：属台地潜水，稳定水位埋深为4．50m一6．50m，在受到场地或者地质条件限制时不能运用锚杆时用双排桩更相应标高为33．01m～36．06m，含水层为粘质粉土②层。显其独特优越性。双排桩可以随下端支撑情况的变化自动调整第二层水：属层间水，稳定水位埋深为15．20m，相应标高上、下端的弯矩，同时可以自动调整结构各部分的内力，以适应为23．78m～25．35m，含水层为粉细砂④层，水量不大。复杂多变、荷载作用位置模糊的边坡支护问题，可以充分发挥第三层水：属承压水，初见水位埋深为19．OOm～22．OOm，材料的作用，缩小桩径和减少钢筋，达到节约材料的目的。相应标高为16．37m～20．58m；稳定水位埋深为13．90m～②双排桩的抗倾覆能力较强，它是靠基坑以下的桩间土的l4．1Om，相应标高为25．08m一25．44m，水头高度约5m。安被动土压力和双排桩插入基坑部分的前桩抗压、后桩抗拔所形含水层主要为细砂⑥层及其下伏的圆砾⑦层，水量较大场徽地及其附近无不良地质作用和地质灾害。建2．2基本假定筑收稿日期：2014—07-18双排桩作为悬臂式结构，刚度大，受理比较合理，但是计算作者简介：夏云(1978一)，男，安徽当涂人，毕业于安徽理工大学，学士；工程师，主要从事建筑工程检测工作。双排桩的力学边界条件比较复杂，特别是桩间土的作用更难以_(下转第139页) 安徽建筑2014年第4期(总198期)分析断面约1倍洞径(1D)，盾构掘进对地表沉降影响很小，几[3】刘东海，刘军，刘继尧，郑知斌．盾构隧道施工引起的地表沉降因素乎可以忽略其影响。分析fJ]．市政技术，2008(2)．③在繁华大道高铁站区间盾构始发段对纵向长度6m、『4]黄宏伟，张冬梅．盾构隧道施工引起的地表沉降及现场检测【JJ．岩石力学与工程学报，2001(20)．横向为隧道两侧各3m的加固范围满足规范对地表沉降的要[5]张志勇．盾构施工对周围环境影响研究综述[J】．现代隧道技术，2002求。(2)．【6】方勇，杨斌，崔戈，符亚鹏．地铁盾构隧道施工对地层扰动的影响因参考文献素分析[J]．重庆交通大学学报(自然科学版)，2013(10)．⋯1关宝树，国兆林．隧道及地下工程[M】．成都：西南交通大学出版社，[7】张恒，陈寿根，邓稀肥．盾构掘进对地表沉降的影响分析．现代隧道2000．技术，2OLO(5)．【2]朱伟，陈仁俊．盾构隧道施工技术现状及展望[J]．岩土工程界，2001[8】魏新江，周洋，魏刚．土压平衡掘进参数关系及其对地层位移影响的(11)．试验研究[J】_岩石力学，2o13(1)．船业啦妇逝出妇妇船出妇}妇船业妇妇—§．出酶窖；鲁鞋妇船船妇船啦妇妇业(上接第133页)准确表达，精确的计算需要复杂的计算模型和方法。故需符合用理正深基坑软件双排桩模型得到的结果大致相同，只是由于以下假定：①将前后排桩与桩顶连梁看做一个低端嵌固、顶端紧邻建筑物无法完全反映出到一定距离后沉降会随着距离的为直角刚性节点的钢架结构，连梁为无变形的绝对刚体；②基增大会逐渐减小。在监测中发现虽有极少部位产生比较大的沉坑开挖中，在土压力的作用下，连梁只能平移不发生转动，且前降，但均未影响周边建筑物的安全。后排桩在连系梁相同标高处的水平位移相等。2．3计算理论4结论双排桩计算时按前后排桩各自的等效开挖面计算各自土压力的数值e，再分别乘以前桩、后桩的分担系数，得到按矩形①采用双排桩既解决了由于场地所限无法采用锚杆或者布置的前后排桩的土压力。其中前排桩为(1+咖，后排桩为只能采用短锚杆的限制又满足了工程位移要求。在特定的条件(1一疵，式中。为分担系数。当≤1时，a=2L／Lo-(UL~2；当下，双排桩与锚杆共同使用具有独特的优越性。工程实践表明，岩土L／Lo>I时，a=l。双排桩加锚杆的支护结构在深基坑的支护工程中取得了较好工2．4方案设计的效果，是一种处理面积比较大、侧向变形要求较高的基坑的程与本工程主体基坑采用桩锚、土钉墙+桩锚、挡士墙+桩一种有效支护结构形式。基锚、双排桩四种支护方式，整个基坑根据开挖深度和周边的环②双排桩中桩间土体对支护桩的作用较小，土压力以后排础境不同采用8个剖面进行支护。采用双排桩+锚杆的支护结桩桩后土压力为主。后排桩桩后土压力既可通过联系梁使前排处理构，基坑开挖深度为23．56m，上部1．50m采用挡土墙支护，桩受到推力，又可通过桩间土体传递到前排桩。1．50m以下采用双排桩+锚杆支护。前排桩桩径0．8m，间距③在对双排桩的内力计算有多种方法，本工程选用了将双1．5m，桩长30．50m；后排桩桩径0．8m，间距1．5m，嵌固深度均为排桩与桩顶联系梁看做一个底部嵌固的钢架结构的计算方法，8．44m，桩长30．5m。前后排桩桩间距为2．5m。设置7道锚杆，在实际证明这种方法是可行的。前后排桩之间设置了搅拌桩止水帷幕，隔断其基坑内外的水力④由于高层建筑对基坑位移变形的要求更严格，以及建筑作用。的密集对建筑场地的限制，双排桩加锚杆支护结构会在今后有更广阔的应用前景；而由于地质条件复杂以及施工中的不稳定3变形内力分析因素，在施工过程中应加强监测分析，并及时反馈，从而指导设计和后续施工，达到信息化施工。专家统计分析发现，任何一起基坑事故无一例外地与监测不力或险情预报不准确有关。现场监测是保证工程信息化施工参考文献的重要内容，将现场监测结果匡及时反馈，对于及时修正支护结【1]龚晓楠．深基坑工程设计施工手册【M】．北京：中国建材工业出版社，构设计和施工方法有重要的指导作用。1998．[2]刘钊．双排桩支护桩结构的分析及试验研究【J】．岩土工程学报，1992基坑侧壁的变形观测是支护工程设计和施工的重要组成部分。通过现场施工中对基坑边壁变形的观测，可及时掌握边(5)．[3]张弘．深基坑开挖中双排桩支护结构的应用和探讨[J1．地基处理，壁的稳定状态、安全程度和支护效果，为设计和施工提供信息，1993(3)．以便随时修改支护参数和施工方案。同时，测量控制还可以作【4】刘庆茶．有空间效应的土压力在双排桩支护中的应用研究[D】．大安为检验和评价边壁最终稳定性的依据[引。由于基坑东北侧距离连：大连理工大学，2006．徽已有建筑比较近，因此对地面的沉降的监测工作就显得尤为重【5]朱艳红．双排桩结构的研究概况[J]．港工技术与管理，2003(6)．要。在基坑施工过程中，每天用水准仪对沉降进行监测。从沉降建[6]李家青．双排桩支护结构受力与变形问题研究[D]．南京：东南大学，结果可知，基坑在东北侧的沉降还是比较明显的，而且在距离2Oo0．筑坑边8m内随着离坑边距离的增大沉降有所增大，但有变缓的[7]于怀昌，李亚丽．双排悬臂桩在软土地区深基坑支护中的应用fJ]．铁趋势，而且随着基坑的开挖沉降逐渐增大，最大约为36mm；与道建筑，2007(2)．圜