論文 - 自貢市城市規劃設計研究院

自貢市城市規劃設計研究院 自貢市城市規劃設計研究院

錨索加固樁板式擋墻的實例工程剖析

發布時間: 2013-09-10 信息來源: 《城市道橋與防洪》 作者: 文繼濤 顏超 李鳴

(自貢市城市規劃設計研究院有限責任公司)

摘要:某實際工程的樁板式擋墻受滑坡影響出現變形開裂,通過采用錨索進行了加固,取得了良好的效果。本文對該工程進行了全面的剖析,得出了樁板墻加固前后的的受力變化及設計要點,并總結了類似工程值得借鑒的經驗。

關鍵詞: 錨索 加固 樁板式擋墻 受力變化

The Examples of engineering analysis Anchor Cable reinforce  Sheet-pile retaining wal

  Wenjitao Yanchao Liming   (Zigong City Planning and Design Institute Co., Ltd. )

Abstracts

Due to landslide affecting,project of sheet pile retaining wall produces deformation and cracking,through the anchor cable reinforcement,and achieved good results,this paper made a comprehensive analysis on the project,the pile stress changes and the main points of design,and summarizes the similar project experience.

Keywords

Anchor Cable,reinforce,Sheet-pile retaining wall,The stress changes

1、工程概況及加固由來

某樁板墻34~45#樁位于兩棟居民樓之間,樁高2.5米,寬1.75米,間距5米,平均臨空面高度12米,總樁長16~18米,強風化和中風化巖層為錨固段。

20103施工該擋墻時,部分樁孔內及樁后靠山側斜坡上揭露到滑面,5月樁板墻施工結束。2010717日持續暴雨之后發現37#~44#樁頂向臨空面傾斜,隨后樁體位移逐漸增加,1018111樁頂沿臨空面的位移監測數據如表1-1。

1  37#~44#樁樁頂位移監測數據      

時間

10.18

10.29

11.1

樁號

垂直度偏差(cm

累計垂直度偏差(cm

累計垂直度偏差(cm

37#

18

18.2

18.2

38#

19

19.2

19.2

39#

22

22.4

22.4

40#

18

18.3

18.4

41#

29

29.6

29.7

42#

52

52.8

53

43#

53

53.5

53.8

44#

55

55.4

55.6

由于樁板墻位移值已超過規范要求,且有繼續發展趨勢,為保證上下側房屋建筑安全,經研究需要對其加固。

2、變形特征及原因分析

 2.1變形特征

  

樁板式擋墻37#~44#樁除出現上述情況的位移之外,在44#樁與45樁之間的現澆板端部出現一豎向裂縫,裂縫從樁頂延伸至底部,但未貫通結構,表面裂縫,其余地段未見裂痕。樁板變形特點為樁頂位移值較大,場平處幾乎無變形,故可推斷樁板墻為繞場平以下較近范圍內發生的轉動變形,且在45#樁變形基本消失。

 

2.2 擋墻傾斜變形及開裂的原因分析

1)、該擋墻20105月前后完成施工及后部回填,回填土結構較松散,之后直到717日之前,擋墻完好,未見偏移。717日大降雨之后,擋墻后側的松散填土(6m~17m)飽水,發生沉降,地面局部見裂縫,后側正在施工中的房屋建筑人工挖孔樁發生坍塌和樁壁錯位,最大錯位達15cm;同時飽水后的填土導致土壓力增加,覆蓋層沿原滑面滑動增加推力。原設計按照綜合30°內摩擦角計算墻背水平推力為812KN,飽水形成滑坡后的推力為1080 KN。

2)、擋墻施工完成后,后側建筑施工加載嚴重,較大增加了墻后的土壓力。

3)、擋墻泄水孔未見出水跡象,間接導致土體飽和后增加土壓力。

4)、由于9#擋墻先行施工完成,前側道路和擋墻開挖后導致9#擋墻的錨固段巖土層強度受到一定的破壞,地基土橫向容許承載力降低。

5)、現澆板處的豎向裂縫剛好位于44#樁靠45#樁近支點處,既剪力最大的部位,裂縫的寬度較為均勻,約在0.2mm~0.5mm之間,其形態為豎直裂縫,該裂縫系由于44#45#之間不協調變形造成。

通過對38~45#樁完整性檢測(表2)可知,38#、39#、40#、42#樁在場平以下存在一定缺陷,但均不在一個位置,由此可以判斷不存在斷樁的情況,僅是局部質量缺陷,上所原因分析,該段擋墻墻頂位移的主要原因是由于暴雨引起墻背回填土產生滑坡,其推力已較大的超出原設計荷載,使得本較脆弱的地基土橫向容許抗力不夠,引起樁板墻繞場平下某一中軸點產生了轉動,樁頂進而出現較大位移。

 

 

 

2  38~45#樁完整性檢測表格

 

 

3、地質概況

3.1 地震

場地地震基本烈度為Ⅶ,地震動峰加速度為0.15g,20年超越概率10%的基巖水平峰值加速度為143cm/s2,50年超越概率10%的地面設計水平峰值加速度為為175.4cm/s2。

3.2、場地巖土工程地質條件

根據工程地質測繪和鉆探揭露,場地主要地層有:第四系人工填土層(Q4ml)、第四系全新統殘坡積層(Q4el + dl)和二疊系下統陽新組(P1y)?,F由新至老將地層巖性分如下:

(1)、第四系人工填土層(Q4ml):褐黃色、褐紅色,主要有粉質粘土和塊碎石構成,松散,主要分布在臨時安置房和新修道路前緣。

(2)、第四系全新統殘坡積層(Q4el+dl

①粉質粘土:棕紅、灰黃、褐黃色,可塑至硬塑狀。無搖振反應,稍具光滑,干強度高至中等,韌性中等。失水可見開裂,局部見黑色鐵錳質浸染及鈣質結核。層中部份段含約5%~25%的碎石、角礫,局部富集達35%~40%,形成含礫(碎石)粉質粘土透鏡體,角礫、碎石成分主要為粉砂質泥巖、泥質粉砂巖和灰巖,多呈全至強風化狀。分布于場地表層。

②塊石土:褐黃色、灰色,稍濕,中-密實。塊石成份以灰巖、砂巖為主,塊石含量約60-80%,粒徑一般在20~35cm,個別達1m以上,碎石含量約10%-15%,余為角礫及泥質充填。該層分布較廣,但不連續。

(3)、三疊系上統白果灣組砂巖(T3bg):主要為泥質粉砂巖,巖層產狀75°∠15°。

①強風化泥質粉砂巖:青灰色、黃褐色,巖層中夾薄層狀粉砂質泥巖,巖芯多沿層理面脫落,巖芯破碎。由于砂泥巖的差異風化,節理裂隙發育,巖層中偶含0.1m厚泥化夾層,具土體特征。

②中風化泥質粉砂巖:青灰色、黃褐色,巖芯多沿層理面脫落,巖芯較完整。由于砂泥巖的差異風化,節理裂隙發育,巖層中薄層狀泥化夾層。

3.3、水文地質條件

場地地下水主要有第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩類。

場地內角礫土、碎石土及塊石土具有一定的孔隙,賦存少量的孔隙水。由于場地表層多為粉質粘土覆蓋,且厚度較大,不利于大氣降水入滲補給,因此,孔隙水貧乏,局部以上層滯水形式出現。但粉質粘土具失水開裂特征,降水往往于該帶受阻而富集,從而對土體進行軟化,降低土體抗剪強度,不利于淺部邊坡的穩定。

3.4、滑坡基本特征

滑坡體外形近似半圓狀,主滑方向為37°,后緣最高高程984m,前緣以下場平為剪出口,高程967m,相對高差17m。

滑坡長40m,寬90m,面積2000m2,滑體厚度平均12m,體積約24000m3,主滑方向為37°,屬小型滑坡。

滑動帶后部為填土內部滑動,中部為粉質粘土和下部的碎石土接觸帶,前部為粉質粘土內部。

3.5、巖土物理力學參數建議

各地基巖土有關物理力學參數見下表:

         3   巖土體主要物理力學指標建議值表                 

 

土  名

狀態

重度

凝聚力

內摩擦角

壓縮模量

變形模量

承載力特征值

人工挖孔樁

基底摩擦系數

極限端阻

力標準值

極限側阻

力標準值

γ

C

Φ

Es

Eo

fak

qPK

qSK

kN/m3

kpa

MPa

MPa

kpa

kPa

kPa

Q4ml

填土

 

18.5

0

5

2

2

60

 

 

0.10

Q4dl+pl

粉質粘土

可塑

19.0

17

10

7

6.5

140

 

 

0.20

碎石土

稍密

22.5

/

26

26

22

300

 

120

0.40

塊石土

中密

23.0

/

27

30

25

400

 

140

0.40

T3bg

砂巖

強風化

23.2

/

36

 

 

280

 

120

0.60

砂巖

中風化

24.0

/

40

 

3000

600

3000

140

0.70

4、錨索加固設計

4、1 加固設計原則

(1)、 根據相關成果資料,針對邊坡破壞形態和發育規律,制定切實可行而又安全有效的工程方案,以保證工程的科學性。

(2)、在現有資料的基礎上,結合已修建的住宅樓和擋墻,采取必要的治理措施,保證已建建筑物和擋墻的安全需要,同時保證結構的剛度及耐久性。

(3)、加固選擇技術可靠、經濟合理、結構簡單、可操作性強的方案。

(4)、根據計算結果并結合遠期建筑需要,選擇最合理的工程結構和布置型式。

(5)、加固方案保證外觀協調和考慮居民的心理需求。

4、2 加固設計方案

設計采用錨索治理加固,37~44#樁均設置275T級的壓力型錨索,第一排距樁頂2m,第二排距樁頂8m; 34#~36#、45#樁設置175T級的壓力型錨索,距樁頂2m;對現有排水系統進行清理,采用軟式透水管進行處理;對于豎向裂縫由于不影響結構受力且無發展趨勢,故采取灌漿處理;37~44#樁前側土體采用M5水泥砂漿灌注處理,灌漿深度至強風化頂面,鉆孔直徑130mm,間距2X2m,頂面采用10cmC25混凝土作為封閉層。

 

 

4 加固治理橫斷面圖


4、3 加固計算分析

4、3、1  計算方法及公式

(1)、計算基本假定

假定抗滑樁嵌固段為文克爾地基:假定樁的水平位移與該處巖土體水平位移一致,樁與巖土體之間只傳遞壓應力,不傳遞拉應力與剪應力;假定樁頂與地面平齊,在水平力和力矩作用下,樁頂在地面處產生水平位移和轉角。

(2)、土反力計算

P

Kahn

式中:

p——滑坡面以下樁的彈性土抗力(kPa);

k——彈性土抗力系數;

Δ——滑坡面以下樁的位移(m);

a、n——計算系數;

h——滑坡面以下任意點到滑坡面的豎向距離(m)。

(3)、樁體有限元計算方程:

[[KZ][KT][KT0]]{δ}{p}

式中:

[KZ]——抗滑樁的彈性剛度矩陣;

[KT]——滑坡面以下土體的彈性剛度矩陣;

[KT0]——滑坡面以下土體的初始彈性剛度矩陣;

{δ}——抗滑樁的位移矩陣;

{p}——抗滑樁的荷載矩陣。

將樁的位移邊界條件代入方程,求解就可得到樁各點的位移及內力。

 

5 彈性方法計算模型簡圖

 4、3、2  計算結果

 對于37~44#樁設置275T級的壓力型錨索進行了加固前后的計算對比如下: 

 

4   加固前后受力對比表

項目

背側最大彎矩

距樁頂距離

面側最大彎矩

距樁頂距離

最大剪力

距樁頂距離

樁頂位移

KN.m

m

KN.m

m

KN

m

mm

加固前

31378.8

13.875

0

0

12073.2

16.9

290

加固后

 6185. 4

14.471

3555.4

6.235

2838.2

12

78

從上述計算結果可知:加固前背側最大彎矩是加固后的5倍,最大剪力是4.25倍,最大位移是3.7倍,加固后的最大彎矩位于錨索中部。

由于設置錨索相當于在原懸臂結構上增加2個支點,形成了三跨連續結構,故大大減少了彎矩峰值,有效控制了樁頂位移,同時錨索水平拉力分段減少了剪力,可以合理的優化截面和配筋。

 

 

6  加固前彎矩、剪力及位移包絡圖

 

7  加固后彎矩、剪力及位移包絡圖

5、加固處治效果分析

施工前,在擋墻頂上設置了系統的變形觀測點,施工期間及加固處治完畢后一段時期進行變形觀測。觀測結果表明:擋墻和路面在張拉鎖定前,一直處于外傾和沉降變形狀態;張拉過程中,擋墻普遍被拉回5mm15 mm,3天~4天后擋墻趨于穩定;鎖定后至今已經過3雨季的考驗,該路段擋墻、邊坡及上側建筑處于穩定狀態,運營狀況良好。


       

6、結論

(1)、對于出現了大變形的樁板式擋墻采用錨索加固不僅可較好的改善樁基的受力狀態,還可以逆轉樁基已產生的變形。

(2)、采用錨索加固樁板墻的關鍵點在于需要準確認識和分析產生變形和裂縫的原因,可通過收集勘察設計及施工資料、驗樁記錄、水平位移值及傾斜度,對主要的結構性裂縫應通過測試檢查是否貫通。

(3)、在應用錨索加固時應同時采用多種措施聯合使用可達到更佳的效果,如本文中提及的采用灌漿改良錨固段巖土層強度、采用軟式透水管或仰斜式排水孔疏通墻背水體。

(4)、本加固工程采用6Φs 15.2鋼絞線共536m,投資僅40萬元,相對其他加固方式經濟效益良好,且施工周期較短,可作為加固工程的首選。

7. 結束語

本文是作者根據實際設計工作的一些體會和總結,加固方案應因地制宜多方案比較選擇,根據構筑物變形開裂特點、地質水文情況、周邊建筑相對關系、施工工期等綜合因素選擇較為合理的加固處理方式。

由于作者水平有限,錯誤之處難免,歡迎指正。

參考文獻

1]中交第二公路勘察設計研究院有限公司,《公路擋土墻設計與施工技術細則》【M,人民交通出版社,2008。

2GB50330-2002,建筑邊坡工程技術規范S】。

3DZ/T0219-2006,滑坡治工程設計與施工技術規范S】。

4TB10025-2001,鐵路路基支擋結構設計規范S】。

5鐵道部第二勘測設計院編,抗滑樁設計與計算M, 中國鐵道出版社, 北京,1983。

 

作者:文繼濤,自貢市城市規劃設計研究院有限責任公司,工程師,643000,18608139250;0813-2402717,52337046@qq.com

通信地址:四川省自貢市自流井區體育場南路19號自貢市市政規劃設計研究院有限責任公司,643000

 

 


偷拍亚洲另类无码专区av