巖土綜合輔導(dǎo):錨固懸臂的護(hù)坡樁設(shè)計(jì)和施工的探討(1)

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1、概 述
    傳統(tǒng)的懸臂式護(hù)坡樁設(shè)計(jì),樁端都有一定的入土深度,并由該深度以下的樁后巖土提供的被動(dòng)土壓力使樁身保持平衡。但是,在特殊的施工條件和地質(zhì)條件下,樁的入土(巖)深度受到限制,給護(hù)坡樁、擋土樁的設(shè)計(jì)和施工提出了新的課題。
    懸臂式護(hù)坡樁實(shí)際上是一根豎起的懸臂梁,入土部分相當(dāng)于懸臂梁的固定端。通常懸臂梁有如下兩種基本的受力形式。
    當(dāng)懸臂梁在外荷(p1)的作用下,第一種受力形式中的懸臂梁是利用外力(磚墻的壓力)使梁獲得平衡;第二種受力形式中的懸臂梁則是利用內(nèi)力(鋼筋的拉力)使梁獲得平衡,它不需要外部反力也能使懸臂梁正常工作。傳統(tǒng)的懸臂式護(hù)坡樁受力形式與第一種懸臂梁類似,樁入土(巖)部分的被動(dòng)土壓力相當(dāng)于磚墻的反力。
    從第二種受力形式的懸臂梁工作原理可知,只要受拉鋼筋的錨固長度足夠,懸臂梁便可正常工作,不必象第一種懸臂梁那樣要有一定長度的入墻固定端。同理,只要懸臂樁的受拉鋼筋有足夠的錨固長度,懸臂樁便可正常工作,毋須樁端要有入巖深度。因此,在巖層埋藏較淺、巖質(zhì)堅(jiān)硬而又不允許爆破或沖孔的條件下,采用鉆孔樁或人工挖孔樁難于達(dá)到需要的深度時(shí),錨固的懸臂護(hù)坡樁便應(yīng)運(yùn)而生。這種將懸臂樁同樁底巖石連成一體的方法,使樁巖協(xié)同工作。它包括①整體抗彎抗傾覆;②整體抗剪抗滑移。
    2、樁巖協(xié)同工作的設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐(工程實(shí)例)
    2.1工程概況
    惠陽市教工之家高層住宅樓位于廣東惠陽市承修路旁,25層,長52.7m,寬51.3m,采用箱形基礎(chǔ),以-6.3m處的微風(fēng)化石灰?guī)r作為持力層。北距該樓僅1.9m處有一棟七層教師宿舍樓,宿舍樓采用天然獨(dú)立基礎(chǔ),柱基尺寸為3m×3m,埋置于-2.0m處的粉質(zhì)粘土層上;南距該樓2.8m有一棟幼兒園的四層教學(xué)樓,天然淺基礎(chǔ);東距該樓4.6m有一棟圓形教學(xué)樓,亦為天然淺基礎(chǔ);西距該樓2.5m處有一根街道陶瓷下水管。石灰?guī)r埋藏于-5.5~-6.5m之間,巖質(zhì)脆硬。地下水不豐富。
    2.2樁型的選擇由于巖質(zhì)堅(jiān)硬,鉆孔樁和人工挖孔樁入巖都十分困難,采用爆破或沖孔又容易造成鄰近房屋開裂。故選用錨固于巖石的懸臂護(hù)坡樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。
    2.3護(hù)坡樁的設(shè)計(jì)(以北面護(hù)坡樁為例)
    (1)主動(dòng)土壓力的計(jì)算
    (2)七層宿舍樓荷載所產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力
    其中,七層宿舍樓的重量折算成填土高度為7.36m.
    (3)傾覆彎矩的計(jì)算每單位米長的土體對支護(hù)結(jié)構(gòu)的根部產(chǎn)生的彎矩為:M=EA1×h2+EA2×h3=98.9×2.1+350×1.4=698kN.m。
    (4)護(hù)坡樁的配筋計(jì)算采用1000人工挖孔樁,混凝土等級(jí)為C20,間距1.5m,則每根樁所承受的大彎矩為:
    護(hù)坡樁試配1625作為主筋,則必須滿足(文獻(xiàn)[1]):
    后計(jì)算得:
    M樁<M′樁,結(jié)構(gòu)抗彎抗傾覆安全。