CN112647515A - 人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法 - Google Patents

人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法 Download PDF

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苗壮
姬蕾蕾
林国强
王雷
白朝能
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D17/06—Foundation trenches ditches or narrow shafts

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Abstract

本发明涉及人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，步骤为：确定微型灌注桩的长度L和灌注角度θ、灌注桩顶的深度z0、桩侧土体的重度γ、桩侧处土体的粘聚力c和内摩擦角
Figure DDA0002804744170000011
确定桩顶处的主动土压力强度σa0和桩底处的主动土压力强度σa1、桩侧的主动土压力合力Ea、井内桩顶处的被动土压力强度σp1和桩底处的被动土压力强度σp2、井内桩侧的被动土压力合力Ep、桩底处土体抗剪强度提供的抵抗力R；根据联立方程求解井内安全开挖的进尺。本发明的方法能在微型灌注桩支护后，对开挖进尺深度进行预测，流程简单，结果可靠。

Description

人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法
技术领域
本发明涉及基础工程建设技术领域，具体涉及一种人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法。
背景技术
在位于地下水位下的软弱地层里，采用人工挖孔形式危险性较大，主要原因是井壁土体由于强度较低，在水平土压力作用下向井内移动，导致井壁不能够自稳，无法向下开挖。因此，在该种地层里，事先对井壁土体进行支护，保持井壁的稳定性非常重要，采用微型灌注桩进行支护是较好的手段之一，能够有效地对周围土体进行支挡。然而在微型灌注桩支护下，能够向下开挖多深，即每次进尺多大，而能使得井壁能够稳定，迄今为止，尚未见到有关的预测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，在微型灌注桩支护下，能够对开挖深度进行有效预测。
本发明所采用的技术方案为：
人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
(1)确定微型灌注桩的长度L和灌注角度θ；
(2)确定灌注桩顶的深度z0；
(3)确定桩侧土体的重度γ；
(4)确定桩侧处土体的粘聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002804744160000021
(5)确定桩顶处的主动土压力强度σa0和桩底处的主动土压力强度σa1；
Figure BDA0002804744160000022
Figure BDA0002804744160000023
Figure BDA0002804744160000024
(6)确定桩侧的主动土压力合力Ea；
Figure BDA0002804744160000025
(7)确定井内桩顶处的被动土压力强度σp1和桩底处的被动土压力强度σp2；
Figure BDA0002804744160000026
Figure BDA0002804744160000027
Figure BDA0002804744160000028
(8)确定井内桩侧的被动土压力合力Ep；
Figure BDA0002804744160000029
其中，d为井内开挖进尺；
(9)确定桩底处土体抗剪强度提供的抵抗力R；
Figure BDA00028047441600000210
(10)确定井内开挖进尺d；
联立方程，Ea＝R+Ep，求解d，即为井内安全开挖的进尺。
根据现场施工情况获得灌注桩的长度、灌注角度和灌注桩顶的深度。
步骤(3)中，在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室利用环刀法测出土体的密度，然后乘以重力加速度得到其重度。
步骤(4)中，在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室进行直接剪切试验，测出土体的粘聚力和内摩擦角。
本发明具有以下优点：
本发明的方法能在微型灌注桩支护后，对开挖进尺深度进行预测，流程简单，结果可靠。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，具体包括以下步骤：
(1)确定微型灌注桩的长度L和灌注角度θ。
灌注桩的长度和灌注角度根据现场施工机械条件、土质条件和施工环境等确定，通常灌注长度位于0.8～2.0m之间，灌注角度呈3～15°之间。
(2)确定灌注桩顶的深度z0。
该深度根据现场施工状态确定，即随着开挖深度的增加，灌注桩顶的深度越来越大。
(3)确定桩侧土体的重度γ。
在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室利用环刀法测出土体的密度，然后乘以重力加速度得到其重度。
(4)确定桩侧处土体的粘聚力c和内摩擦角
Figure BDA00028047441600000410
。
在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室进行直接剪切试验，测出土体的粘聚力和内摩擦角。
(5)确定桩顶处的主动土压力强度σa0和桩底处的主动土压力强度σa1。
Figure BDA0002804744160000041
Figure BDA0002804744160000042
Figure BDA0002804744160000043
(6)确定桩侧的主动土压力合力Ea。
Figure BDA0002804744160000044
(7)确定井内桩顶处的被动土压力强度σp1和桩底处的被动土压力强度σp2。
Figure BDA0002804744160000045
Figure BDA0002804744160000046
Figure BDA0002804744160000047
(8)确定井内桩侧的被动土压力合力Ep。
Figure BDA0002804744160000048
其中，d为井内开挖进尺。
(9)确定桩底处土体抗剪强度提供的抵抗力R。
Figure BDA0002804744160000049
(10)确定井内开挖进尺d。
联立方程，Ea＝R+Ep，求解d，即为井内安全开挖的进尺。
本发明的工作原理是，随着井内开挖深度的增大，井内被动土压力越来越小，井外土体在主动土压力作用下，将桩体推到井内，支护失败。井内的土压力由井外主动土压力和桩端处土体抗剪强度提供的抵抗力来平衡，所以根据力学极限平衡原理，得到井内安全开挖的进尺。
实施例：
我国东南沿海某城市采用顶管法安装雨水管道，每隔一段距离需要在竖向上开挖工作竖井，竖井采用人工挖孔法，每向下挖0.8～1.0m，在井壁四周浇筑钢筋混凝土进行支护。当开挖到3.2m时，地下水丰富，土体软弱，无法继续向下开挖，采用微型灌注桩对井壁土体进行预支护。开挖进尺需控制在多大，才能保障支护的安全性，开挖前需要弄清除，采用本发明的方法对其进行确定。
根据现场施工机械条件、土质条件和施工环境等确定，本工程中微型灌注长度L确定为1.0m，灌注角度θ为8°；井内开挖到深度3.2m时停止开挖，故灌注桩顶的深度z0为3.2m；在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室利用环刀法测出土体的密度，然后乘以重力加速度得到其重度γ为17.9kN/m3；在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室进行直接剪切试验，测出土体的粘聚力c为16kPa，内摩擦角
Figure BDA0002804744160000051
为11°；进一步求得桩顶处的主动土压力强度σa0为12.5kPa，桩底处的主动土压力强度σa1为24.6kPa；桩侧的主动土压力合力Ea为17.4kN/m；桩底处土体抗剪强度提供的抵抗力R为4.3kN/m；最后求得井内安全开挖进尺d为0.66m。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
(1)确定微型灌注桩的长度L和灌注角度θ；
(2)确定灌注桩顶的深度z0；
(3)确定桩侧土体的重度γ；
(4)确定桩侧处土体的粘聚力c和内摩擦角
Figure FDA0002804744150000018
(5)确定桩顶处的主动土压力强度σa0和桩底处的主动土压力强度σa1；
Figure FDA0002804744150000011
Figure FDA0002804744150000012
Figure FDA0002804744150000013
(6)确定桩侧的主动土压力合力Ea；
Figure FDA0002804744150000014
(7)确定井内桩顶处的被动土压力强度σp1和桩底处的被动土压力强度σp2；
Figure FDA0002804744150000015
Figure FDA0002804744150000016
Figure FDA0002804744150000017
(8)确定井内桩侧的被动土压力合力Ep；
Figure FDA0002804744150000021
其中，d为井内开挖进尺；
(9)确定桩底处土体抗剪强度提供的抵抗力R；
Figure FDA0002804744150000022
(10)确定井内开挖进尺d；
联立方程，Ea＝R+Ep，求解d，即为井内安全开挖的进尺。
2.根据权利要求1所述的人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，其特征在于：
根据现场施工情况获得灌注桩的长度、灌注角度和灌注桩顶的深度。
3.根据权利要求2所述的人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，其特征在于：
步骤(3)中，在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室利用环刀法测出土体的密度，然后乘以重力加速度得到其重度。
4.根据权利要求3所述的人工挖孔井微型灌注桩支护后开挖进尺的预测方法，其特征在于：
步骤(4)中，在井壁周边采用钻探方法取原状土样，运回实验室进行直接剪切试验，测出土体的粘聚力和内摩擦角。
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