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1、某桩锚支护基坑的设计计算及监测张洪彬,安关峰,刘添俊(广州市市政集团有限公司,广州510060)摘要:某大型基坑工程位于广州市珠江新城CBD核心区,具有基坑开挖深度大、土层情况差以及周边环境复杂等特点。介绍了该深基坑工程的概况以及设计方案,并对其中采用人工挖孔桩+预应力锚杆支护的A-A区段进行了有限元分析,同时与设计计算结果以及现场实测结果进行对比,验证了设计方案的合理性及可靠性,为同类工程提供参考。关键词:深基坑工程,人工挖孔桩,桩锚支护结构,有限元,MIDAS-GTS中图分类号:TU473文献标识码:B文章编号:1004-3152(2011)03
2、-005-0415%,要求穿过砂层且进入不透水层不少于1m,深1工程概况度暂定为10m,具体深度根据现场情况确定。支护桩共255根,桩径1200,间距1400mm,某广场位于广州市珠江新城北部,西面和北面桩长23~25m;采用内撑的竖向支撑桩共3根,桩紧靠广州新CBD中心区公共绿化广场,西临珠江大径1200,桩长23m。桩身混凝土强度等级为道东,南面与广州/双塔0对望;东南西三面均以规划C25,护壁圈梁混凝土强度等级为C25。桩体配筋采2路为界。总建筑面积为157506m,地上60层,总用Ó级钢,采用E50焊条,双面焊焊缝长5d。钢筋高度302.7m
3、,地下5层,埋深约21.3m。笼外侧设60mm厚混凝土垫块以保证钢筋保护层根据钻探资料,场地岩土层按成因类型可分为厚度。锚杆采用一桩一锚,倾角20b~25b,长约20ml¹填土层(Q)、º冲积成因的粉质粘土和粘土~36m,要求进入中微风化岩3~5m;配5~8根alal(Q3)、»中粗砂(Q3)、¼残积成因的粉质粘土和粘755钢绞线,均为1860级;锚具采用OVM;锚杆抗el土(Q)、½白垩系上统大朗山组碎屑岩,岩性为泥拉承载力特征值为650~1050kN。东北部三道内质粉砂岩夹粉(细)砂岩和砾岩。角撑采用C40混凝土,Ó级钢,腰梁尺寸为900@100
4、0mm,内角撑梁尺寸为500@1000mm和500@2基坑支护方案设计800mm。各区段具体的设计方案详见图1。采用大型有限元分析软件MIDAS-GTS对该支护结构采用人工挖孔桩加预应力锚杆,东北广场各个区段的支护方案进行有限元分析,对实现部采用内角撑。人工挖孔桩加预应力锚杆分A-过程及计算结果进行分析。在计算分析过程中,采A、B-B、C-C三个区段,沿竖向设三道锚杆,分别用平面的地层)结构计算方法,土体采用莫尔-库[1~3]在-3.5m、-8.5m及-15.0m处,均为一桩一伦本构模型,并考虑施工步骤的影响。下面以锚,锚杆位置均设置腰梁,并于桩间锚
5、杆穿过处留设A-A区段为例,对该区段支护结构的变形及受力5168-5套管。D-D区段内角撑沿竖向设三道,情况进行有限元数值分析(具体模型见图2),同时分别在-0.9m、-8.5m及-15.0m处。根据5岩与设计过程中采用的理正深基坑软件的计算结果及土工程勘察报告6,局部区段存在厚约2m的砂层,实测结果进行对比,验证设计方案的有效性及合理为保证人工挖孔桩施工安全,在桩两侧设置水泥搅性。拌桩止水帷幕,搅拌桩为5550@400,水泥掺入比收稿日期:2010-06-30作者简介:张洪彬,男,1983年生,四川宜宾人,岩土工程硕士,现从事岩土地下及市政工程相关
6、的计算研究及管理工作。6土工基础2011图1各区段的支护方案在支护桩从地表至坑底深度的中间位置。图4为基坑地表沉降量变化曲线。图2A-A区段的有限元计算模型3分析计算结果图3A-A区开挖至21.3m时基坑的水平位移分布图3.1有限元分析结果由图4可知,在不同施工阶段,随着与基坑边线图3为通过有限元分析得到的基坑水平位移分距离的增大,基坑桩后地表土体的沉降在显著增加。布图。由图3可知,A-A区段的支护结构在开挖但是当距离继续增加至20m以后,地表的沉降量至坑底的时候,其水平位移最大值为2.16cm,发生逐渐趋于定值,并且基本没有随开挖深度的增加而第3期
7、张洪彬等:某桩锚支护基坑的设计计算及监测7发生变化。这说明当地表与基坑边线的距离大到一三道预应力锚索,此时最大水平位移值也减少为定程度后,地表的沉降主要是由于地表超载引起的,18.90mm,发生于地表以下9.56m处的桩身位置。与基坑的开挖无关。最后基坑开挖至21.3m的坑底,最终最大水平位移值为21.66mm,发生于地表以下11.22m处的桩身位置。基坑支护结构最大水平位移值并不是发生在最后一步,而是发生在施加完第二道预应力锚索并开挖至15m深度处的时候。由此可见,基坑的施工步对于支护结构的变形有着重要影响,在计算基坑变形的时候不能仅按最后的开挖状
8、态进行计算,而需要考虑到整个施工过程。图4基坑地表沉降量变化曲线图5为本区段支护桩体在不同施工步时的水平位移
