地基系數(shù)優(yōu)化法確定埋入式抗滑樁嵌固深度

陳 亮

對(duì)于水平承載樁(如抗滑樁)的嵌固深度，它的大小直接關(guān)系到抗滑樁的成功與失敗。過(guò)淺，滿足不了嵌固要求，樁易被土體推倒、拔出或與土體一起滑動(dòng);過(guò)深，導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)，施工也會(huì)困難。本文利用局部彈性地基梁“k”法的初參數(shù)解對(duì)地基系數(shù)法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提出適用于埋入式抗滑樁單樁的嵌固深度確定方法。

1 地基系數(shù)法簡(jiǎn)述

對(duì)于巖質(zhì)地基，地基系數(shù)隨巖層面的埋深深度變化不大，且抗滑樁嵌入巖石部分變位較小，比較符合“k”法的計(jì)算假定，“k”法又具有參數(shù)少且計(jì)算簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，故在巖石地基嵌固深度計(jì)算中常采用[1]，對(duì)于土質(zhì)地基，宜采用“m”法。

地基系數(shù)法“k”法中樁底巖土對(duì)樁的約束條件有三種:樁底自由、樁底鉸接、樁底固結(jié)。當(dāng)圍巖為同種巖層或巖層不同但剛度相差不大時(shí)，樁底宜視為自由端，實(shí)際設(shè)計(jì)中偏安全的可采用樁底為自由端[2]，“m”法中樁底巖土對(duì)樁的約束條件一般取為樁底自由。

采用地基系數(shù)法計(jì)算抗滑樁嵌固深度時(shí)常用試算的方法，即先取定一嵌固長(zhǎng)度hr，用地基系數(shù)法計(jì)算樁身的側(cè)壁內(nèi)力，驗(yàn)算其是否滿足側(cè)壁容許壓力，若不滿足，加大嵌固長(zhǎng)度直到滿足側(cè)壁容許壓力為止。另外，也可采用彈性長(zhǎng)樁條件，將某一數(shù)值與相對(duì)柔度系數(shù)的比值作為樁進(jìn)入巖石的深度[3]。

2 地基系數(shù)優(yōu)化法

地基系數(shù)法在工程上應(yīng)用最為廣泛。地基系數(shù)法計(jì)算嵌固深度時(shí)，采用試算法和彈性長(zhǎng)樁法，其中試算較為繁瑣，本文以樁頂及嵌固起點(diǎn)處的位移為控制條件，利用局部彈性地基梁“k”法的初參數(shù)解結(jié)合工程算例分析對(duì)地基系數(shù)法進(jìn)行優(yōu)化，提出既安全又經(jīng)濟(jì)的抗滑樁單樁嵌固深度確定方法，從而減少人為確定嵌固深度的隨意性。

2.1 局部彈性地基梁的初參數(shù)解[4]

如圖1所示，利用局部彈性地基梁跨間無(wú)荷載時(shí)的初參數(shù)解:

由x=hr處樁底自由、樁底鉸接、樁底固結(jié)的不同邊界條件求解出參數(shù) u0，θ0，代入式(1)中可求得不同樁底約束條件下樁嵌巖段內(nèi)力及位移。

2.2 “k”法的優(yōu)化

本文“k”法分析從實(shí)踐入手，采用的各種計(jì)算參數(shù)如表1所示。

表1 計(jì)算參數(shù)

表2 1.5 m×2 m，k=300 MN/m3樁底鉸接時(shí)計(jì)算結(jié)果

表3 1.5 m×2 m，k=600 MN/m3樁底鉸接時(shí)計(jì)算結(jié)果

本次優(yōu)化計(jì)算考慮三種樁底巖土對(duì)樁的不同約束條件:樁底自由、樁底鉸接、樁底固結(jié)，試算了 k=300 MN/m3，600 MN/m3兩種不同強(qiáng)度巖石地基的嵌固起點(diǎn)處位移和樁頂位移情況。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2，表3。

表2，表3中:u0為抗滑樁嵌固起點(diǎn)處位移，mm;umax為抗滑樁樁頂處位移，mm，根據(jù)疊加法易求得:

2.3 優(yōu)化結(jié)論分析

由表2，表3可以得出以下結(jié)論:

2)若采用全埋式抗滑樁或埋入式抗滑樁，根據(jù)懸臂段不同的受力模式，對(duì)u0，umax曲線進(jìn)行分析同樣得到與1)所述一致的規(guī)律。采用埋入式抗滑樁時(shí)，由于嵌固點(diǎn)處彎矩減小了，其他條件相同情況下，u0，umax都比懸臂式要小，考慮這一因素，本文推薦采用埋入式抗滑樁嵌固深度折減系數(shù)η，即埋入式與懸臂式的懸臂段合力高度比進(jìn)行折減:

3 結(jié)語(yǔ)

本文利用局部彈性地基梁“k”法的初參數(shù)解對(duì)地基系數(shù)法進(jìn)行優(yōu)化，提出了適用于埋入式抗滑樁單樁的嵌固深度，經(jīng)算例分析表明是可行的，獲得了一些有益的結(jié)論和結(jié)果。

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