探究基坑支护中抗弯功能微型桩的应用

探究基坑支护中抗弯功能微型桩的应用

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摘要:城市现代化建设进程的加快与建筑行业的不断发展,使得城市居住土地资源问题变得比较紧张,为了有效解决人口与土地资源的矛盾,以满足城市居民对用地的需求,城市现代化建设过程中不断加强高楼层工程的建设,并加强集约化发展,建筑行业的发展方向产生了整体的改变,随之变化的是建筑基础承载力的要求有所提高。本文对此展开探究,分析概述了深基坑支护工程中抗弯功能微型桩结构体系的作用,概述了支护工程重要性,阐述了微型桩工程的特点,分析了刚柔性区别,最后分析了应用案例。

关键词:深基坑支护工程;微型桩结构体系;应用

引言:城市的发展与建设离不开技术的支撑与推动,现代化建设中许多施工建筑离不开基坑支护技术的应用,加上施工环境的日益复杂化,为了有效提升基坑支护施工质量,抗弯功能微型桩技术开始得到普遍的应用,并取得了显著的成效。微型桩直径一般小于300mm,长细比较大,主要特点是施工机具小,适用于狭窄的施工环境,对土层适应性比较强。抗弯功能微型桩结构体系根据布置形式划分具有四种类型:桩锚微型桩、独立微型桩、平面桁架微型桩、空间桁架微型桩[1]。

一、深基坑支护工程的重要性概述

城市建筑工程深基坑支护施工环节的主要目的是为了保障地下结构的施工与基坑工程周围环境的安全,对深基坑的侧壁与周边进行加固、保护等,组成深基坑工程建设的重要部分。该工程的施工质量直接影响了施工质量与安全生产质量,类型上看支护形式具有多样性,最常见的是悬臂装支护、内支撑、土钉墙以及锚杆等。该工程重要性有三点:第一,确保深基坑工程不会在施工中受土体结构变形而产生影响;第二,确保深基坑边坡的稳定性,避免出现边坡陷落与坍塌的情况;第三,利用排水的方式进行深基坑排水处理,确保施工过程地下水位的安全,保障施工人员的安全性。所以深基坑支护工程的施工设计与形式选择对建筑工程的发展具有重要意义。

二、微型桩工程特点

1、桩锚微型桩

桩锚微型桩的主要施工形式表现在深基坑开挖的表面部分,划分一定的距离,并按照距离排列一排微型桩,将每个微型桩通过横梁进行连接,进而能够传递土体给予的压力,随后通过锚杆与锚索将压力传送到高稳定性的岩土中。这种结构体系的微型桩形式比较适合运用于基础和边坡距离较小的土地结构中,且土质层相对比较薄弱,能够充分其发挥优势。

2、独立微型桩

独立微型桩指在深基坑开挖的坡面进行一定的间距排列,也包括自然形成的坡面,在空间范围内独立布置一部分的微型桩,独立表现在每个微型桩之间互不连接,处理各自独立的状态。这种情况下,微型桩在工作中,不同桩体产生的相互作用力依靠桩体间的岩土来传递,作用性能上比较适用于滑体完整性较好的土地结构中,一般土质结构强度比较高。

3、平面桁架微型桩

平面桁架微型桩是将坡面进行多排微型桩结构的布设,并利用系梁进行顶端横向连接,将每个微型桩连接成为平面整体,形成的结构体系就是平面桁架微型桩体西。该结构形式比较适用于坡体有两组结构面的边坡,完整性一般比较差。

4、空间桁架微型桩

空间桁架微型桩相比较平面桁架微型桩具有空间结构的完整性,是基于平面桁架微型桩结构体系进行建设的。将边坡走向的多分布多排微型桩进行连系梁连接,进而形成空间桁架微型桩结构体系。该结构体系比较适用于坡体发育两组之上的边坡体系,且边坡体系的结构面与完整性比较差,岩体相对软弱破碎[2]。

二、柔性与刚性微型桩在支护深基坑中的区别

1、功能区别

柔性微型桩的功能主要有三点,应用于土钉墙之中:第一是提高土体结构的强度,已实现对初始应力场的改善以及自身强度指标的提高;第二是作为预支护体的形式存在,能够在开挖基坑的瞬间,降低土体次生力发生的变化;第三就是减少建筑工程边坡变形的情况,以保障深基坑自身与周围环境的安全性。刚性微型桩的桩锚结构体系本质与普通桩锚结构基本没有差别,然而其自身的桩体直径在一百到两百毫米之间,不能够按照一般的桩体进行配筋,否则将无法达到有效的抗弯要求,因此必须采用型钢与适合的锚杆进行抗弯性的机枪,以确保该结构体系能够在狭小的支护空间中充分发挥施工作用。

3、设计区别

柔性与刚性微型桩在加强体设计上存在一定区别,柔性微型桩自身具有较强的柔软性,不需要另外加强抗弯性,所以该类型的微型桩应用过程中将加强体放在钻孔中间来提高桩体的刚度与强度。因此,施工人员不必对微型桩的抗弯强度进行再次的校验,加强体的设计可以跟土钉墙作为整体进行。刚性微型桩在支护深基坑中起到了抗弯的作用,其加强体的设计应当原理桩体型心,同时对抗弯强度进行计算。刚性微型桩加强体设计的计算依据是受到自岩土压力作用后产生的弯矩,同时微型桩体直径比较小,钻孔具有局限性,因此装设钢筋笼相对比较困难。钢筋笼直径受到局限,其抗弯能力就会发生改变,一般可以利用提升锚杆排数密度来减少最大弯矩,进而提高桩体自身的刚度与强度。

三、微型桩在深基坑中的应用

1、加密锚杆排数,减小最大弯矩

锚杆的作用十分重要,在锚桩施工中能够限制桩体位移,同时将桩体进行整体性联合与排列,还能够有效控制桩体内部的弯矩。外力的影响下,施工中对锚杆排数的应用越多,就会使得装体内弯矩越小。要充分利用微型桩抗弯强度,就需要增加锚杆牌数,以次降低桩体的弯矩,确保在特殊情况下充分发挥微型桩支护的作用。

2、将型钢作为微型桩体加固体

微型桩相对空间范围较小,在一定程度上限制了钢筋的配置量,在细长钢筋笼的制作与安装过程中,难以保障施工质量,对施工正常开展造成一定限制。所以通常应用钢管、双槽钢以及工字钢等作为加强体育桩体的结构,以保障微型桩直径与型钢的尺寸能够保证一致。采用以下公式进行工字钢的选择:

Mmax/(Q)=Wz

其中桩体内部最大弯矩为Mmax,型钢允许的应用力为(Q),型钢抗弯刚度为Wz。在Wz的基础上准定型钢尺寸,按照配筋计算面积进行钢管的选择,以确保有效控制壁厚与直径[3]。

3、案例分析

本文以武汉市某科学院园区为施工案例进行阐述。施工过程中,挖掘十米深的基坑,该基坑西面边坡在某种程度山影响了正常施工。施工现场西侧有一栋四层楼高的技术楼,基础埋深-580m,底板厚度800mm,向采光延伸2250mm,以及40mm的地下防水层。挖掘过程中为提高避免仪器设备对沉降的敏感度,确保楼梯安全,进行5.8m的挖掘,进行技术楼基础底部的对接,并将150mm微型护坡桩应用到其中,加强体采用工字钢I14号代替,应用二道锚杆约束边坡变形,并合理调整桩体内力,确保不会受降水而下沉,将旋喷桩止水帷幕应用其中。图1所示为支护施工排桩立面图。

图1排桩立面图

结束语:抗弯功能微型桩在深基坑支护工程中的应用取得了显著的成效,在基坑开挖支护、地面沉陷修复、路基加固与边坡加固等方面取得了有效的应用。目前主要被应用于土钉墙支护工程中,以作为辅助加强体以及锚杆、锚索结合体,进行护坡桩支挡结构的建设,按照设计需求可以做成垂直、倾斜、单根与成束的形式,可设计呈轴向承载桩与抗拨桩,也可以设计为侧向承载桩与防渗桩排等。抗弯功能微型桩的应用有效保障了施工稳定性与安全性,提高了施工质量,在未来的工程建设中将得到进一步的应用。

参考文献:

[1]魏志勇.基坑支护中的抗弯功能微型桩应用分析[J].建筑工程技术与设计,2014(24):78-79.

[2]陈毅钢.深基坑支护中的抗弯功能微型桩的运用[J].江西建材,2016(16):91-92.

[3]白晨光,贾立宏,马金普,等.抗弯功能微型桩在基坑支护中的应用[J].岩土工程学报,2016,28(11):1656-1658.

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