护坡桩锚索支护随开挖工况桩身位移分析

护坡桩锚索支护随开挖工况桩身位移分析

杨志勇

卓恒建设集团有限公司 河北邯郸 056000

摘 要

通过对实际工程中护坡桩的桩身随施工工况的实施产生位移变形，研究护坡桩桩身侧向水平位移随开挖过程的变化规律，对深基坑支护工程有着重要的现实意义。

关键词：护坡桩 桩身位移 分析研究

Abstract

It is of great practical significance for deep foundation pit supporting engineering to study the variation of lateral horizontal displacement of slope protection pile with the excavation process through the displacement deformation of slope protection pile with the implementation of construction conditions in practical engineering.

Key words: slope protection pile pile displacement analysis research

1. 主要研究方法简介

本项目主要通过实际工程将测斜管提前安置在灌注桩内，护坡桩施工完成后随各个工况利用测斜仪测量数据，收集并处理数据。测斜管通常安装在穿过不稳定土层至下部稳定地层的垂直钻孔内。使用数字垂直活动测斜仪探头，控制电缆，滑轮装置和读数仪来观测测斜管的变形。第一次观测可以建立起测斜管位移的初始断面。其后的观测会显示当护坡桩发生位移时断面局部位移和整体位移的变化。

2. 使用仪器（测斜仪）说明

1.HBRQXB-338测斜、沉降读数仪是配合滑动式测斜仪和滑动式沉降仪的一种地面读数仪器，它具有体积小、操作简单、携带方便，是测试工程技术人员的理想作业工具。

读 数仪是由显示器、蓄电池、电源变换器、电源开关、欠电显示、充电电源等装置构成，如图1：

图1 RQXB-338B型测斜沉降读数仪

Fig. 1 RQXB-338B type inclinometer settlement instrument readings

2.测斜管与测斜探头

XB338-1型抗冲击测斜仪要在专用的测斜管中使用，测斜管直径为70mm，测斜管的内壁开有导槽，注意相对导槽方向要准予测方向。在对某个构件进行测斜时，通常要在该构件内安装PVC或铝合金等材料的测斜管，该测斜管内壁有四个方向的导槽（如图2）：

图2 XB338-1型抗冲击数字显示测斜仪探头组成示意图

Fig. 2 XB338-1 type impact digital inclinometer probe composition diagram

3. 测斜与位移分析原理

根据测斜仪的测斜原理、测斜仪的使用说明书，并在导师的指导下，总结出了测斜数据的理论处理方法，推导出了计算公式（见图3-9）。

图3 测斜示意原理图

Fig.3 Inclinometer principle diagram

测斜仪与重垂线出现一倾斜角θ时，它将输出一个相应电压U₁：

(3-1)

式中：K₀为零偏值；

K₁为给定的电压灵敏度（即电压刻度因数）2.5V/g，其中g为一个单位的重力加速度。

为了消除K₀对测量的影响，可以将测斜仪调转180°，在该点上进行第二次测量得到电压信号U₂：

(3-2)

U₁-U₂将偏值K₀消去，得差数：

(3-3)

从测斜原理示意图上可见：

(3-4)

式中：Δi——水平位移，单位是mm；

L

——导轮间距，值为500mm；

θ ——倾斜角。

根

据公式 和 可得：

(3-5)

(3-6)

(3-7)

将L=500mm,K₁=2.5V/g=2500mv∕g和g=10m∕s²代入上式，得：

(3-8)

那么测斜仪连续在任一深度一点的总位移σ为：

4. 实际工程开挖工况下桩身位移曲线

邯郸“荣盛·君兰苑项目基坑工程”，其中护坡桩即为本次分析研究部位；东侧在建29#楼、30#楼距离本建筑物分别为11m和13m；北侧有原有小区建筑楼，距离本建筑物8m；西侧场地进出口。南侧实验部位基坑深6.3m，支护桩长14m，中间一道预应力锚索。开挖过程通过测斜仪收集桩身位移数据最终生成位移曲线。

图4 全工况下桩身水平位移随深度变化规律对比图

Fig. 4 Under all operating conditions of pile horizontal displacement with depth comparison chart

从图中可以看出护坡桩体位移随每个工况的变化情况，在基坑护坡桩锚索支护工程中，基坑的开挖与锚索施加预应力护坡桩在不同工况下都有显著变化。通过实际数据准确表达护坡桩体在应力及各个工况下的位移情况能为基坑支护工程的设计，施工提供科学的依据。

5. 结论

实际工程随着基坑开挖，基坑护坡桩肯定会产生向坑内的侧向水平位移和变形，当位移达到一定程度，基坑支护结构会失稳破坏。分析研究护坡桩桩身侧向水平位移随开挖过程的变化规律，对深基坑支护工程有着重要的现实意义。

参考文献

[1] 岩土支挡与锚固工程[M].四川大学出版社，2008.

[2] F.A.B.Danziger，B.R.Danziger，M.P.pacheco.The simultaneous use of piles And Prestressed anchors in foundation design [J].Engineering Geology，2018.