深基坑樁錨支護設(shè)計計算分析

甄精蓮，賈瑞晨

湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001

1 設(shè)計概述

該基坑位于某市解放路與蒸湘南路交匯處，平面形狀復(fù)雜，東、西、北三面為直線，南面為折線，東面是體育館路，基坑長約267.3m，西面是蒸湘南路，基坑長約89.3m，北面是解放路，基坑長約209m，南面是天馬山，全長約368.3m，開挖深度為14.1m。周邊有地下管線、人防洞口。考慮到其周邊場地較為廣闊，土質(zhì)也較好，土層錨桿（索）抗拔力較大，具有運用土層錨桿的條件。因此，設(shè)計采用人工挖孔樁并設(shè)一道錨索的支護結(jié)構(gòu)，它具有安全、經(jīng)濟、施工方便的優(yōu)點。設(shè)計計算以AB 段為例，將上部1.5m 填土作為超載考慮，同時考慮其它荷載取活荷載為60kPa。地質(zhì)條件如表1 所示。

2 場地自然地面標高及地下水

場地標高61.00m。勘察期間大部分鉆孔均見有地下水，主要為雜填土內(nèi)地表水及強風(fēng)化巖層風(fēng)化裂隙水，前者水量有限，后者水量很小；水位埋深0.80～8.55m，依據(jù)地下水水質(zhì)資料分析，地下水對混凝土中鋼結(jié)構(gòu)無腐蝕性，穩(wěn)定地下水位應(yīng)在10.00m 以下，支護結(jié)構(gòu)設(shè)計不考慮地下水的影響。

表1 場地工程地質(zhì)條件

3 設(shè)計計算步驟

3.1 土壓力計算

（1）作用在樁上的主動土壓力分布：

第1 層土上部標高0.00m，下部標高-0.20m

第2 層土上部標高-0.20m，下部標高-6.00m

第3 層土上部標高-6.00m，下部標高-8.60m

第4 層土上部標高-8.60m，下部標高-12.60m

第5 層土上部標高-12.60m，下部標高-13.70m

（2）作用在樁（墻）的被動土壓力分布：

第5 層土上部標高-12.60m，下部標高-13.70m

（3）基坑開挖以上土壓力對基坑開挖面處樁的力矩與合力計算：

基坑開挖以上土壓力對樁（墻）土壓力的合力：

基坑開挖以上土壓力對基坑開挖面處樁的力矩（梯形轉(zhuǎn)為矩形與三角形計算）［1］：

3.2 樁（墻）嵌固深度t 的計算

錨索支撐到基坑開挖面的距離：a1=10.10m

支撐反力：

根據(jù)規(guī)范4.1.1 條得到樁（墻）需要的總長度為17.10m，根據(jù)實際情況，取嵌固深度為5.9m。

考慮到樁（墻）的計算寬度為［2］2.00m

3.3 最大彎矩的計算

最大正彎矩Mumax=590.34kN.m/m，發(fā)生在標高-7.69m處；

最大負彎矩Mdmax=-284.97kN.m/m，發(fā)生在標高-14.42m處。

考慮到樁（墻）的計算寬度為2.00m

最大正彎矩Mumax=2.00×590.34=1181kN.m，發(fā)生在標高-7.69m 處；

最大負彎矩Mdmax=2.00×-284.97=-570kN.m，發(fā)生在標高-14.42m 處；

3.4 穩(wěn)定性計算［3］

整體穩(wěn)定性系數(shù)為2.27，滿足要求！

抗隆起穩(wěn)定性系數(shù)為4.96，滿足要求！

抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)為4.95，滿足要求！

3.5 樁配筋計算

沿周邊均勻配置縱向鋼筋。樁身混凝土標號為C30,鋼筋采用2 級，fy=300Mpa，樁直徑為1000mm，混凝土保護層厚度取50mm，螺旋筋級別為1 級,取Φ8@200，加強筋級別為2 級,取Φ14@2000［4］。

正彎矩計算值為1181kNm,彎矩放大系數(shù)為1.25,故正彎矩設(shè)計值=1181 x 1.25=1476 kNm.

負彎矩計算值為570kNm,彎矩放大系數(shù)為1.25,故負彎矩設(shè)計值=570 x 1.25=712 kNm.

剪力設(shè)計值為493kN.

由（a）式得α=0.278

由于α ≤0.62

配筋率ρ 按照（b）式有：

計算配筋A(yù)s=0.016013×785398.20=12576.67mm2，取26根Φ25。

按最小配箍率配箍，所需配箍率為:0.001 所需箍筋間距為:200 mm

實際配箍率為:2×50.3/200.0=0.503

大于所需配箍率,抗剪配筋滿足!

3.6 錨索計算

錨索位于冠梁下2.5m，鉆孔直徑0.15m，入射角25°，水平間距為2m，錨索采用1×7Φ5 預(yù)應(yīng)力鍍鋅鋼絞線，強度標準值fptk=1470N/mm2。

參照規(guī)范要求，錨桿的水平拉力設(shè)計值取支點水平計算力乘以側(cè)壁重要系數(shù)的1.25 倍［5］。

（1）錨桿軸向受拉承載力設(shè)計值計算公式Nu=671.52/cos25.00°=740.94kN。

（2）錨桿錨固段長度計算公式

（3）錨桿自由段長度計算公式

（4）錨桿總長度計算公式

l=lf+lm錨桿總長度的計算：l=5.61+24.37=29.98m

（5 ）錨桿桿體計算公式

所需錨索根數(shù)=712.4/139=5.1 根，取6 根。

4 設(shè)計圖紙

圖1 AB 段剖面

5 結(jié)論

工程實踐和理論分析表明：樁錨支護是可行的，它有效地減少了基坑變形、基坑周邊地層的潛蝕、地基和房屋沉降。經(jīng)過一年多的觀測，房屋結(jié)構(gòu)整體性、構(gòu)件間的連接良好，各項指標滿足規(guī)范要求，達到了預(yù)期效果，該工程的設(shè)計可供同類工程參考。