型钢斜支撑组合支护技术在深基坑工程中的应用

[12-11 16:59:29]   来源:http://www.tmgc8.com  建筑设计   阅读:3893


    通过计算,确定前排桩桩距为1. 5m,后排桩桩距为3m。前、后排桩由连梁连接组成一个门架结构,而前、后排桩分别由冠梁连接为一个整体。前、后排桩的冠梁采用1 000mm × 700mm,前、后排桩用1 000mm × 700mm 连梁连接,冠梁、连梁顶标高- 4. 000m。
    4. 2. 3 预应力锚索
    经验算,采取卸载参数和采用双排桩门架式支护结构以后,仍不能满足抗变形控制要求,需要采取其他辅助措施来控制支护结构的变形和影响范围内的土体变形,增加预应力锚索对控制支护结构的变形很有必要,但如何能避免和减小由于其穿越到建筑物地基而形成的附加沉降是一个问题。经过研究,本方案中采用了增大预应力锚索的入射角度,使其应力传递到地层的更深层,在水平方向上位于建筑物的外侧,影响范围基本避开了建筑物区域,对建筑物的附加沉降影响大为减小。
    布置1 排锚索于桩顶的冠梁上,直径150mm,采用3 根15. 2mm 1860 级钢绞线,锚索长度为21m,水平间距1. 5m,与水平面夹角60°,锚索抗拔力设计值≥190kN。
    4. 2. 4 型钢斜支撑的应用
    预应力锚索布置不便,采取了增大入射角度等措施,尽管可以减小对附近建筑物的影响,但另一方面,其在水平方向上的拉力也大打折扣,效率降低,成本加大,且锚索的施工周期长、成本较高,所以应尽量减少其使用数量,寻找一个能替代预应力锚索的经济实用的抗侧力手段或方法。
    根据型钢内支撑和斜柱顶撑的原理,结合二者的优点,根据本工程的具体情况,采用一种型钢斜支撑的方法来替代多排预应力锚索,具体方法为基坑挖土时,基坑侧壁周围在靠近坑底的一定区域和高度范围内预留一个土台,先不挖,作为平衡侧压力之用,待内侧的建筑基础底板完成后,再以已浇筑并具有一定强度的建筑基础底板作为后支点,设型钢斜支撑支顶到基坑支护桩上,然后再将预留土台挖除,进行周圈基础底板和上部结构的施工,待基础底板( 或其上一层的结构,具体视斜撑的支顶高度而定) 具有一定的强度并完成换撑构造后,即可拆除型钢斜支撑。
    由于采用了型钢斜向支撑,可以节省2 ~ 3 排预应力锚索,解决了预应力锚索伸到已有建筑地基下部和超出规划红线而影响周边环境的难题,同时型钢可以回收再利用,成本大为降低,为该超大型项目的顺利进展提供了技术保障,对该项目而言,具有重大的现实意义和经济效益,是本综合支护方案的核心亮点之一。
    5· 型钢斜支撑应用中的一些问题
    5. 1 型钢斜支撑的设置需与土方开挖工况相配合
    整个支护体系施工工艺应密切配合,土方开挖按自上而下分层进行,每层由中间向两侧开挖,分段、分层对土体进行开挖、支护,保证每层土方开挖厚度满足支护施工需要。每步开挖预留土台,利用预留平台控制基坑土体位移,保证基坑稳定,待锚索张拉锁定达到设计要求后,进行下步施工。
    5. 2 坡底型钢斜支撑安装与横梁设置
    钢支撑安装随土方开挖到设计位置进行,HW400 × 400 × 13 × 21 型钢,间距3. 0m,标高- 12. 000m,斜撑支撑力设计值为1 500kN,在斜支撑距基坑边约12m 沿基坑方向通长布置,斜撑布置位置CAD 测量放样,避开基础纵梁、横梁及后浇带,保证主撑位置准确。钢支撑就位与连接安装前应搭设安装平台,钢支撑就位后,各分段钢支撑的中心线尽量保持一致,必要时应调整支托位置,钢支撑与腰梁等节点焊接时按设计预留焊缝,如图2所示。
             
    用HW400 × 400 × 13 × 21 制作撑帽,长2m,横梁内侧每隔400mm 采用12mm 预先裁定的钢板制作成竖向加劲肋,横梁与主杆的H 型钢采用[32b和上部加劲肋焊接连接,以增强整体性。横梁与混凝土灌注桩空隙处浇筑C40 细石混凝土,在灌注桩植入25 钢筋,伸出桩体150mm,保证传递层有足够的刚度,保证基坑上部竖向围护结构荷载有效传递。
    5. 3 型钢斜支撑混凝土反力支座
    底板浇筑混凝土时,安放预埋件底座,型钢斜撑底部安放在预埋底座上,待底部钢垫板与预埋件可靠焊接后,在底部钢垫板后浇筑反力支座。反力支座支撑在结构基础梁上,保证荷载有效传递,在反力支座中植入钢筋,梅花形布置,钢筋插入基础筏板500mm,起到传递连接作用,防止支撑反力墩受力时与基础筏板空隙处挠曲变形。
    5. 4 预留土台注浆加固
    基底采用注浆加固基坑内部土体,注浆从基底下1m 开始注浆,基底以下注浆采用袖阀管注浆工艺,基底以上采用软管连接,每500mm 设3 个出浆孔,孔径10mm,基底以上软管无出浆管。基底以下采用直径≤20mm 的碎石进行填充,基底以上软管周边采用黏土封堵,进行压力注浆,注浆孔施工分一期孔、二期孔、三期孔,每期孔间隔时间不超过48h,避免造成土体软化。
    6 ·监测
    为了保证周边建筑物、道路、地下管线及支护结构本身的安全,在基坑开挖期间设置监测点,基坑边地面设位移观测点,对周边30m 范围内建筑物、道路和重要管线进行沉降和水平位移监测。监测由建设单位委托有资质的监测单位,基坑监测从基坑开挖开始,至基坑回填结束。
    6. 1 位移监测及报警值
    1) 基坑顶部水平与竖向位移监测
    基坑顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置,周边中部应布置监测点。监测点水平间距不宜大于20m,每边监测点数目不宜少于10 个。基坑边坡上有建筑物部位灌注桩顶部水平位移≤25mm,其他部位≤30mm,灌注桩的顶部竖向位移不超过10 ~ 20mm。
    2) 深层水平位移监测
    灌注桩深层水平位移监测点宜布置在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的部位。监测点水平间距宜为20 ~ 50m,每边监测点数目不应少于4 个,灌注桩深层水平位移不超过45 ~ 50mm。
    3) 周围建筑物变形监测及地面沉降监测
    建筑物墙体位移不超过3‰,地面沉降在有建筑物的地方不超过20 ~ 30mm,没有建筑物的地方不超过50mm。
    6. 2 锚头拉力监测
    采用应力传感器对选定的锚索锚头拉力进行监测,数量视具体情况而定。

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