用于紧邻既有建筑基坑的斜桩+锚杆支护技术

用于紧邻既有建筑基坑的斜桩+锚杆支护技术汇报人：宋福渊单位：中建总公司技术中心职称/职务：高级工程师、岩土所副总工2015年3月1、紧邻既有建筑深基坑支护的现状2、国内斜桩支护技术现状3、斜桩+锚杆支护专利内容介绍4、斜桩+锚杆支护专利技术的优势5、斜桩+锚杆支护专利技术的研究进展6、斜桩技术研究中遇到的问题汇报内容一、紧邻既有建筑深基坑支护的现状1、目前基坑支护的常见型式1）悬臂桩、双排桩支护2）土钉墙（复合土钉墙）支护3）桩锚、墙锚支护4）桩撑、墙撑支护5）等等2、紧邻既有建筑基坑支护型式1）桩锚、墙锚支护A)锚杆按常规角度伸入到既有建筑基础底板下面；B)大角度锚杆（120规范：宜取15°-25°，不应大于45°）。地面既有建筑土钉墙支护结构一桩一锚锚杆水平间距@2000,长23.0m降水井砖砌挡墙1323445马道东二环西辅路东二环大门降水井锚杆水平间距@2000,长17.0m土钉墙既有建筑锚杆水平间距@2000,长16.0m1323445马道东二环西辅路东二环大门锚杆总长度(m)锚杆倾角(度)锚杆标高(m)剖面排次5-512锚杆承载力设计值(kN)-9.20-12.20锚杆承载力设计值(kN)650555517.016.0450380变更前变更后23.055-9.0015-5排次剖面锚杆标高(m)锚杆倾角(度)锚杆总长度(m)1323445马道东二环西辅路东二环大门214600757一桩一锚锚杆水平间距@1600,长21.0m国华支护结构国华大厦一桩一锚锚杆水平间距@1600,长20.0m降水井415800@1600支护桩护壁152基础外线400250挡墙圈梁桩顶冠梁1100500600红线砖砌挡墙15一、紧邻既有建筑深基坑支护的现状2、紧邻既有建筑基坑支护型式2）双排桩支护3）桩撑、墙撑支护4）其它支护型式3、从事紧邻既有建筑基坑支护的感受在没有采用内支撑的情况下，心里没底，不论是我们负责做的设计，还是负责施工，总是提心吊胆——总担心安全系数低。——斜桩二、国内斜桩支护技术现状1、应用领域桥梁墩台在拱式桥梁和一些大型桥梁中，除受到竖向荷载作用下，还受到较大的水平荷载作用，部分跨海大桥甚至受到循环波浪荷载。该种类型的桥梁采用斜桩承受水平推力,可不再设台后阻滑板,以此减少工程开挖量,节省工程投资。二、国内斜桩支护技术现状1、应用领域输电线塔送电线路中的塔基不仅要承受压力,还要承受因水平风力作用产生的上拔力和水平力。传统的直桩塔基形式一般较容易满足下压要求,但往往需要将塔基尺寸加大以抵抗水平风力。为使桩基既能满足受压要求又能提高抗拔能力,则选择适宜的倾斜角度。二、国内斜桩支护技术现状1、应用领域高桩码头二、国内斜桩支护技术现状1、应用领域海上钻井平台船坞二、国内斜桩支护技术现状2、目前斜桩主要施工方法人工挖孔桩预制桩锚杆桩机械成孔（暂无）二、国内斜桩支护技术现状3、目前斜桩理论研究范围通过搜集的资料发现，斜桩研究理论方面的文章很多，但主要集中在基础桩，对基坑支护斜桩理论研究的文章非常少。三、斜桩+锚杆支护专利内容介绍1、专利名称专利1：用于基坑支护的斜桩竖向锚杆支护结构（专利授权号：ZL201320609111.3）专利2：用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构（专利授权号：ZL201320653907.9）三、斜桩+锚杆支护专利内容介绍2、专利内容介绍专利1：用于基坑支护的斜桩竖向锚杆支护结构三、斜桩+锚杆支护专利内容介绍2、专利内容介绍专利1：用于基坑支护的斜桩竖向锚杆支护结构此专利主要特点：斜桩竖锚结构中设置的竖向预应力锚杆，首先可以完全不占用红线外空间，对边坡后施工环境要求极小。其次，可充分利用深部土层提供的较高的锚固力。这种斜桩竖锚结构非常适用于紧邻既有建筑的基坑边坡支护。斜桩竖锚结构能够有效减小桩顶变形；可对桩实施轴向预应力，斜桩轴向预应力的增加，可提高侧向抗力；可提高悬臂高度。在同等条件下，可适用于更深的基坑。与传统支护结构相比，斜桩竖锚结构所有施工工序均在地面进行，从而避免了坑中的交叉施工；工序简单；操作安全；工期缩短；材料节约，成本极低。桩采用机械成孔。三、斜桩+锚杆支护专利内容介绍2、专利内容介绍专利2：用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构三、斜桩+锚杆支护专利内容介绍1、目前斜桩理论研究范围。四、斜桩+锚杆支护技术的优势斜桩的应用可以有效控制边坡水平位移，边坡安全系数可以得到较大提高，在紧邻既有建筑基坑边坡支护时，支护效果尤其明显。在紧邻既有建筑基坑边坡支护实施时，可根据有限土体的宽度、既有建筑的埋深等情况，选择竖向锚杆或其与常规角度锚杆的组合，达到锚杆支护的最佳效果。竖向锚杆在地面实施，施工方便、不占用工期、锚杆补张拉容易实施。五、斜桩+锚杆支护技术的研究进展1、对于此专利，斜桩的理论和实施是实现本专利技术的重点和难点；相对于斜桩，锚杆的作用机理和实施则相对容易。——优先研究斜桩。2、斜桩研究进展情况受力规律探索+施工探索+设计探索+项目验证斜桩受力规律探索斜桩倾角对弯矩的影响五、斜桩+锚杆支护专利技术的研究进展05101520253051015202530基坑深度2m桩身弯矩最大值/kNm/m倾角/°当基坑开挖深度为2m的工况下，护坡桩倾角在0°-30°范围内，桩身弯矩最大值随着倾角的增大而减小，减小幅度约73.12%；051015202530102030405060708090基坑深度4m桩身弯矩最大值/kNm/m倾角/°当基坑开挖深度为4m的工况下，护坡桩倾角在0°-30°范围内，桩身弯矩最大值随着倾角的增大呈现先减小再增大的规律，最终趋于平稳；当倾角为20°时，桩身弯矩最小，与直桩相比，弯矩减小幅度约81.1%。斜桩受力规律探索斜桩倾角对弯矩的影响051015202530050100150200250桩身弯矩最大值/kNm/m倾角/°基坑深度6m051015202530050100150200250桩身弯矩最大值/kNm/m倾角/°基坑深度2m基坑深度4m基坑深度6m当基坑开挖深度为6m的工况下，护坡桩倾角在0°-30°范围内，桩身弯矩最大值随着倾角的变化规律与4m基坑类似；当倾角为18°时，桩身弯矩最小，与直桩相比，弯矩减小幅度约84.1%。在桩径、竖向有效长度相同的前提下，最优角随基坑开挖深度的增加而减小，深基坑相对于浅基坑而言，弯矩减小幅度更明显。因此斜桩更适用于深基坑。五、斜桩+锚杆支护专利技术的研究进展斜桩倾角对剪力的影响五、斜桩+锚杆支护专利技术的研究进展05101520253068101214161820桩身剪力最大值/kN/m倾角/°基坑深度2m05101520253020304050607080桩身剪力最大值/kN/m基坑深度6m倾角/°05101520253015202530354045桩身剪力最大值/kN/m倾角/°基坑深度4m0510152025301020304050607080桩身剪力最大值/kN/m倾角/°基坑深度2m基坑深度4m基坑深度6m2m：桩身剪力最大值随着倾角的增大而减小，减小幅度约59.4%。4m、6m工况，护坡桩桩身剪力随着倾角的变化规律，与2m类似，随着倾角的增大而减小，减小幅度分别为：81.1%、84.1%。因此，斜桩用于深基坑相比浅基坑而言效果更优。斜桩倾角对桩顶水平位移的影响0510152025300.00.51.01.52.02.53.03.54.0桩顶水平位移/mm倾角/°基坑深度2m051015202530-6-4-202468101214桩顶水平位移/mm倾角/°基坑深度4m051015202530010203040506070桩顶水平位移/mm倾角/°基坑深度6m051015202530-1001020304050607015202530010桩顶水平位移/mm倾角/°基坑深度2m基坑深度4m基坑深度6m基坑支护中，斜桩水平位移较复杂。随着倾角、基坑深度的增大护坡桩桩身水平位移的最大值位置发生变化。对于2m的基坑桩顶水平位移随倾角的增大而减小。4m：当倾角较小（小于26°）时，桩顶朝坑内移动，水平位移逐渐减小；当护坡桩倾角大于26°时，桩顶朝坑外移动，随着倾角的增大而增大。6m：桩顶水平位移随倾角变化规律如上图所示。变化规律类似4m基坑，临界反转角约22°。因此从桩顶水平位移控制的角度考虑，斜桩更适合用于深基坑。五、斜桩+锚杆支护专利技术的研究进展斜桩施工工艺探索斜桩设备调研及可行性分析与国内部分桩机设备生产企业探讨斜桩施工工艺的可行性问题，利用全套管长螺旋施工工艺进行斜桩施工是可行的。拟采用施工设备初步确定在现有全套管长螺旋钻机的基础上进行改进。五、斜桩+锚杆支护专利技术的研究进展六、斜桩技术研究中遇到的问题斜桩成孔拟采用机械成孔，已与国内几家公司进行了沟通——目前市场暂无此类成孔机械，需对现有长螺旋进行改造，制造出满足此工艺的设备肯定没问题。但是，制造出这样一台设备最少需要400万元。作为研发课题解决这样数额大的资金有难度；作为设备厂家，由于基坑支护目前还没开始采用斜桩支护，要设备厂家自己解决也不太现实。现在我们正在努力寻找一种合适的合作方式，实现双赢。谢谢!欢迎各位批评指正！