關鍵詞：護坡樁　錨筋　樁巖協(xié)同工作

 

　　傳統(tǒng)的懸臂式護坡樁設計，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，給護坡樁、擋土樁的設計和施工提出了新的課題。

　　懸臂式護坡樁實際上是一根豎起的懸臂梁，入土部分相當于懸臂梁的固定端。通常懸臂梁有如下兩種最基本的受力形式。

　　當懸臂梁在外荷（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)的懸臂式護坡樁受力形式與第一種懸臂梁類似，樁入土（巖）部分的被動土壓力相當于磚墻的反力。

　　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到需要的深度時，錨固的懸臂護坡樁便應運而生。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。

　　2.1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，以-6.3m處的微風化石灰?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，宿舍樓采用天然獨立基礎，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樓，天然淺基礎；東距該樓4.6m有一棟圓形教學樓，亦為天然淺基礎；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坡樁作為支護結構。

　　2.3護坡樁的設計（以北面護坡樁為例）

　?。?）主動土壓力的計算

　?。?）七層宿舍樓荷載所產(chǎn)生的主動土壓力

　　其中，七層宿舍樓的重量折算成填土高度為7.36m.

　?。?）傾覆彎矩的計算每單位米長的土體對支護結構的根部產(chǎn)生的彎矩為：M＝EA1×h2＋EA2×h3＝98.9×2.1+350×1.4＝698kN.m。

　?。?）護坡樁的配筋計算采用1000人工挖孔樁，混凝土等級為C20，間距1.5m，則每根樁所承受的最大彎矩為：

　　護坡樁試配1625作為主筋，則必須滿足（文獻［1］）：

　　最后計算得：

　　M樁＜M′樁，結構抗彎抗傾覆安全。

　　（5）錨筋數(shù)量和錨固長度的確定錨筋數(shù)量：經(jīng)計算，主筋為1625，錨筋數(shù)量至少也需1625，利用主筋兼作錨筋，直接錨入巖石，水泥漿灌孔。

　　錨固長度的計算：錨固長度主要取決于三大因素：

　?、俟酀{材料與鋼筋之間的握裹力；②錨固體與巖石之間的極限側阻力；③錨固體端部巖石破裂面的總抗拉力。分別計算，取三個錨固長度中的最大值。

　　由水泥漿與鋼筋之間的握裹力所決定的錨固長度（Lm），只要滿足：Tu≤πdLmu即可。其中，Tu為單根錨筋的極限抗拔力，取Tu＝152039N；d為錨筋直徑，d=25；u為水泥漿對鋼筋的平均握裹力，取u＝4.17N/mm2（水泥標準抗壓強度的10%）。最后算出：Lm＝464.6mm.利用錨固體與巖石之間的極限側阻力求錨固長度，只要滿足：Tu≤πDτzLm即可（詳見文獻［2］）。其中，D為鉆孔孔徑，τz為錨固段周邊的抗剪強度，取τz＝1.2N/mm2（詳見文獻［3］），取Tu＝152039N（單根25鋼筋抗拉力），鉆孔孔徑為30mm，代入數(shù)據(jù)，可算出Lm＝1344mm，經(jīng)與握裹錨固長度比較，后者起決定作用，取Lm＝1500mm.驗算1500mm深處巖石破裂面總的抗拉能力是否滿足?！∑屏衙鎴A臺體表面積S＝9420000mm2，取石灰?guī)r抗拉強度為其抗壓強度的六十分之一。取抗壓強度為60，則抗拉強度為1，破裂面巖石總抗拉力為9420000N.全部錨筋（實際上只有受拉區(qū)錨筋）總拉力為：16×310×490＝2430400N，小于破裂面巖石的總抗拉力，破裂面安全。1500mm錨固長度足夠。

　?。?）樁巖接觸面抗剪抗滑移驗算如果忽略混凝土與巖石結合處的抗剪能力，則只能由錨筋的抗剪能力抵抗滑移和剪切。

　　樁底1625錨筋的總抗剪能力為：〔τ〕＝100×7856＝785600N，因樁的間距為1.5m，所以每樁承受的水平推力為：

　　F樁＝1.5×（EA1＋EA2）＝673400N

　　〔τ〕＞F樁，結構抗剪抗滑移安全。

　?。?）樁頂設置連系梁為使護坡樁整體協(xié)同工作，在樁頂設置連系梁一道，梁的截面為1000×400，上下各配516，箍筋采用雙肢箍210@200.

　　3.1人工挖孔按一般人工挖孔樁方法挖孔，挖至巖面時，用風鎬鑿石，為防止基坑大開挖后樁端露腳，使樁底面比基坑底面稍深100～200mm，將孔底鑿成向土體方向傾斜10°～20°角，以增加樁巖接觸處的抗滑移能力。

　　3.2鉆孔錨筋按樁的縱筋數(shù)量和位置在孔底鉆孔，采用30金剛鉆頭，鉆深1500mm.鉆孔完畢后，用高壓水清孔，再用虹吸管吸干孔內(nèi)積水，然后用1∶5（白乳膠∶水泥）配成的水泥漿灌孔，灌滿后插入樁的縱筋。插入縱筋時要反復抽插，直插入孔底為止，溢出的水泥漿用吸筒吸掉。在插筋的上端綁扎一個箍筋固定，待水泥漿硬化后再綁扎樁內(nèi)箍筋。

　　該工程于1993年6月動工，7月底完成護坡樁施工。四周均設同類護坡樁，12月底完成土方大開挖。由于資金不到位，至今未進行基礎施工，使原來的臨時（當時設想基礎施工約需3個月）護坡樁變成長期護坡樁，超出了設計能力。但經(jīng)多次檢測，四周建筑物及護坡樁均無異常，七層教師宿舍樓最大垂直偏差只有5mm，說明錨固的懸臂護坡樁設計和施工獲得成功。與傳統(tǒng)的懸臂式護坡樁相比，縮短工期20天（約四分之一），節(jié)約資金約三分之一。

　　實踐證明，這是一種經(jīng)濟實用的樁型，適用于石灰?guī)r或其它類似巖層。這類樁關鍵在于錨筋的施工，一定程度上運用錨桿技術，為增強錨固和抗剪效果，可在樁的中心附近增設一些短錨筋（作為構造措施，不參與計算）。以上經(jīng)驗，供各位同行參考，共同完善此類樁的設計和施工。