基坑悬臂管桩+锚墩.doc

Cc·DCHY基坑管桩+锚墩案例分析

1.方案概况：
序号
土名
厚度m
容重kN/m3
内聚力c，kPa
内摩角φ°
备注
1
填土
1.5
18.5
17
15

2
粘土
1.5
18.2
18
14.8

3
淤泥质
1.5
15.6
8.3
7.4

4
泥炭土
3.64
11.1
10
1.5

5
粘土
2.39
17.3
12
2.5

6
粉土
5
18.6
13
17.5

地点：xx路，施工时间xx年4-7月，设计重要性系数γ0取1，安全系数K=1.2,基坑2-1段深度5.2m，q=10kPa。
管桩PCB400(95)-12@1。
2.计算依据：
建筑基坑支护技术规程GJG120
建筑地基基础设计规范GB5007
建筑施工计算手册（江正荣著）
3.倾覆力矩分析：
hp∑Epj-1.2γ0haΣEai≥0 。（4.1.1-1）
上式其实是悬臂力矩组合判定mp-1.2y0ma≥0的展开式。
公式分2块，hp∑Epj为被动土力矩，hp为被动土桩底力矩距离，∑Epj为被动土总抗力，本例：
hp∑Epj=615*2.222=1365 kN·m。
注：精确计算过程有趣但长暂略，有兴趣的同事不妨来邮讨论。
1.2γ0haΣai为主动土力矩，ha为主动土桩底力矩距离，Σai为总压力，本例：
1.2γ0haΣai =1.2*1*534*4.725=2522 kN·m。
代入得1365≤2522 不满足判定式hp∑Epj-1.2γ0haΣai≥0 要求。
即使加上排桩产生的力矩约242 kN·m，还是不满足，怎么办？
此时有人并不相信基坑压力计算，认为凭经验5m左右深度的基坑有1m间距的优质管桩插入基坑12m，不可能产生垮塌问题。甲方为了省措施费和赶工期，同意就此开挖基坑。在做了冠梁以后即行开挖，结果挖至-4m以下时开始偏移，约20CM左右，只好停工。所幸开挖长度不多，周边也无建筑物，没有造成大的损失。
开会讨论时，有3个方案可供选择。
1）双排桩。
2）设置锚杆。
3）设置锚碇。
双排桩方案：可以满足稳定要求，但造价翻倍，被甲方否决。
论证意见如下：
锚杆方案：认为在泥炭土性价比较低。

锚墩方案：稳定性不如双排桩，但施工方便，造价低廉。考虑周边无建筑物，大家同意此方案。
锚墩受力计算：
首先改变悬臂计算模式为单支平衡模式：根据规程4.1.1-3式展开：
单支力Tc1=(ha1ΣEac-hp1ΣEpc)/(hT1+hc1)。
单支平衡Tc1(hT1+hc1)+hp1ΣEpc-ha1ΣEac=0。
hT1=支点到坑底距离=5.2m。hc1=坑底到零点距离=2.975m,hT1+hc1=支点到剪力零点距离，本案
hT1+hc1=8.175m。
hp1ΣEpc=抗力矩，hp1=抗力距离=1.347m。ΣEpc=抗力=501 kPa。
hp1ΣEpc=1.347*501=675 kPa。
ha1ΣEac=压力矩，ha1=压力距离=2.416m。ΣEac=压力333 kPa。
ha1ΣEac=2.416*333=806 kPa。
支点力Tc1=16kN，支点力矩Tc1(hT1+hc1)=16*8.175=130.8 kN·m。
平衡验算：Tc1(hT1+hc1)+hp∑Epj-1.2γ0haΣEai≥0 。（4.1.1-4）
130.8+1365-2522=-1026
单支平衡Tc1(hT1+hc1)+hp1ΣEpc-ha1ΣEac=0。
设1.2Tc1=19.2kN。
代入验算=19.2*8.175+675-806=26.2 ＞0 满足。
设间距5m，总拉力19.2*5=96kN。
锚筋选直径20螺纹钢拉力94kN，基本满足。
验算锚墩的稳定，满足以下3个安全距离原则：
1）规范规定软土为 26.6度（1：2），须在5.2/0.5=10.4m以外的安全区域。
2）锚墩必须设在圆弧滑移线以外加1.5m，不然再大的拉力也无用。本案圆弧滑移线长度为12+1.5=13.5m。
3）最危险滑动区域是从剪力0点开始，以45+φ/2角度，到地面5.885m处的楔形1区。第二区是次危区，第三区是安全区，是取坑底为顶点，角度以桩底土层摩擦角，交于地面时，应在15.541m，也就是说此区域安置锚墩是安全的。
根据以上3项，安全起见，冠梁至锚墩距离取16m。
锚墩深度按计算手册公式2-102：

暂设锚墩深度为3m。上式中t为锚墩埋设深度，y为3m处土加权容重取1.835，KpKa分别为3m处被动土主动土压力系数取1.69，0.5，K为安全墩系数取2，TA为锚墩拉力。代入计算结果锚墩埋设深度t=2.896m，与假设基本吻合。
锚墩采用毛石砼L=2m，底宽0.6m，上宽1m，深度3m。直径20水平钢筋小于10度与锚墩连接，间距5m,
经计算此锚墩承受
T=0.5hLHy[tan2(45°+0.5φ)+2Ctan(45°+0.5φ)](1/cosa)=204kN，满足要求。
4.本案总结：
半年后，基坑工程顺利竣工，最大位移26mm，未造成任何实质性损失。
不能无计划施工，对复杂地质要相信科学技术。