探析基坑支护土钉受力监测及数值.docVIP

探析基坑支护土钉受力监测及数值摘要: 本文首先采用现场监测方法,对基坑土钉支护过程中土钉轴力分布和变化情况进行监测与探讨;然后,辅助以数值模拟方法,进一步研究土钉加固机理,拟得到一些结论,供同行参考。 关键词:基坑;土钉;监测;数值 中图分类号：TU473 0前言 土钉可简单的由钢筋或钢管等构成,工作时促使荷载传递到土体中,即通常与周围土体接触,以群体作用与周围土体形成一个组合体,使被加固介质的物理性能得到一定改善并成为新的地质体;在土体发生变形的条件下,通过与土体接触界面上的粘结力或摩擦力,土钉被动受拉,并给土体以约束加固作用,两者之间的耦合作用涉及复杂的力学机理。 1工程概况 本工程基坑深11m,东西长约150m,南北宽约50m,整个基坑平面面积约7500m2。由于场地下覆岩层的埋深不一,基坑不同部位采用不同的支护结构体系。基坑北向采用土钉加桩锚组合支护形式,东向采用排桩支护形式,其它两面采用放坡开挖。喷锚支护结构体系用于建筑基坑工程,在沿海地区逐渐被采用。 1#8226;1工程地质条件 场区工程地质勘察的C2号钻孔靠近测斜管所在位置,根据C2号钻孔揭露资料,可将场地内的岩(土)层划分为人工杂填土、沉积土、残积土及风化基岩共4层,各层分述如下: (1)第四系 ①人工填土:厚1#8226;00m,呈杂灰色,松散,稍湿,以建筑垃圾、生活垃圾为主,含大量碎石块;②粉质粘土:厚3#8226;00m,花红色,可塑,粘性较差,局部含石英质中粗砂;③粉质粘上:厚度3#8226;20m,紫红色,硬塑,为含砾粉砂岩风化产物,岩石结构明显。 (2)基岩 ④-1强风化粉砂岩:厚2#8226;20m,紫红色,岩芯呈半岩半土状。裂隙较发育,强度低,用手可折断;④-2中风化粉砂岩:厚0#8226;50m,紫红色,岩质较硬,岩芯成短柱状,裂隙不发育,强度较高,泥质胶结; ④-3微风化粉砂岩:厚1#8226;95m,紫红色,岩质坚硬,强度高,岩芯呈柱状,节长4565cm,裂隙不发育。 1#8226;2锚杆设计方案 喷锚支护段上、下共设计七道土钉,第一排土钉位于地面以下1#8226;0m,其余土钉的水平间距与垂直间距均为1#8226;5m,土钉向下倾角为20°。土钉选用Φ25mm的二级螺纹钢筋,设计极限抗拔力为120kN。各层土钉的设计长度自上而下分别为11m、11m、10m、9m、8m、7m、5m。土钉与坡面的钢筋网相互焊接。坡面钢筋网钢筋为Φ6mm,间距为@200mm×200mm。 2现场监测方案 在计算剖面上分别选取第二、第三、第四、第六排土钉测试内力,分别称第一试验土钉、第二试验土钉、第三试验土钉、第四试验土钉。在基坑开挖过程中,根据开挖深度或时间对埋设的钢筋计进行测试。测试用JXG-1型钢筋应力传感器(通常称钢筋计)作为一次接受元件,以SS-2B型数字式钢弦频率接收仪作为二次测读仪器。根据二次测读仪的测试频率与元件标定的频率曲线进行比较即得相应的内力。钢筋计按设计间距与土钉进行双面焊接。钢筋计的布置如下: (1)第一试验土钉(即第二排土钉),土钉长11m,沿长度方向由外向内分别在2#8226;5m、4#8226;5m、6#8226;5m、8#8226;5m、10#8226;5m处共布置5个钢筋计; (2)第二试验土钉(即第三排土钉),土钉长10m,沿长度方向由外向内分别在1#8226;5m、3#8226;5m、5#8226;5m、7#8226;5m、9#8226;5m处共布置5个钢筋计; (3)第三试验土钉(即第四排土钉),土钉长9m,沿长度方向由外向内分别在2#8226;5m、4#8226;5m、6#8226;5m、8#8226;5m处共布置4个钢筋计; (4)第四试验土钉(即第六排土钉),土钉长7m,沿长度方向由外向内分别在2#8226;5m、4#8226;5m、6#8226;5m处共布置3个钢筋计。 3监测与计算结果 3#8226;1监测结果 取喷锚支护段截面,在截面上选4根土钉布置钢筋计测试土钉的内力。各次测试时,基坑相应的施工状态为: 3月11日基坑开挖至5m左右, 3月31日开挖至7m, 4月29日开挖至9m, 5月15日开挖至10m左右。各元件不同阶段的内力测试结果如表1～表4所示。 从表1表4可以看出如下规律。 (1)土钉内力与基坑开挖深度关系: (a)在基坑开挖期内,土钉的最大内力随基坑开挖深度的增大而增大(第二根试验土钉除外),如第一试验土钉的最大内力由3月11日测得的6#8226;53kN增大至4月29日测得的19#8226;21kN;第二试验土钉的最大内力由