孝義跨太汾高速公路特大橋抗滑樁防護方案

姚 雄

(中交第四公路工程局有限公司，北京 101101)

0 引言

抗滑樁(anti-slide pile)是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱，用以支擋滑體的滑動力，起穩(wěn)定邊坡的作用，適用于淺層和中厚層的滑坡，是一種抗滑處理的主要措施，是廣泛采用的一種抗滑措施。

孝義跨太汾高速公路特大橋11號、12號墩抗滑樁設(shè)計長度19 m，在樁頂部設(shè)1.2 m×0.8 m系梁連接所有抗滑樁，加強樁頂部的整體穩(wěn)定性。具體驗算如下。

1 樁長及樁身最大彎矩計算

開挖深度10 m，土的內(nèi)摩擦角取35°，土的重度γ=18 kN/m3，無地下水，采用人工挖孔灌注樁支護。取1 m為計算單元，計算樁入土深度及最大彎矩。頂部車輛荷載P=10 kN/m2。

1.1 樁的入土深度

由m，n值查圖(布氏理論曲線)得:ω=0.62。

x= ωl=10.83 ×0.62=6.71 m。

t=μ +1.2x=8.89 m，故挖孔樁總長為 10+8.89=18.9 m。

1.2 樁的最大彎矩計算

設(shè)樁中心距按1.5 m布置，則每根樁最大彎矩為1 746.8×1.5=2 620 kN·m，最大彎矩在承臺底2.96 m處。

2 樁身配筋驗算

樁直徑取1.25 m，鋼筋凈保護層厚度取5.5 cm;縱向鋼筋20根，直徑20 mm，fy=310 N/mm2;樁身混凝土 C30，fcm=16.5 N/mm2;

則樁身能承受的最大彎矩為:

3 撓度、變形計算

3.1 按撓度基本公式簡單計算主動土壓力作用下樁頂撓度

C30混凝土的有關(guān)參數(shù):Eh=3.0×104MPa。

鋼筋的有關(guān)參數(shù):Eg=2.0×105MPa。

X=0.006 m，I0=Ig+Ih=0.086 3 m4。

樁的抗彎剛度取為0.8Eh×I0=2 071 546 875 N·m2，樁間距按照1.5 m計，主動土的壓力簡化為直角三角形示意圖如圖1所示。

圖1 主動土壓力簡化為直角三角形示意圖

承臺底面以上樁荷載如下:

1)假定樁在承臺底為剛節(jié)點，頂部自由，計算得樁頂撓度為2.9 cm，最大彎矩為 －2 620 kN·m;

2)其他條件相同，頂部系梁水平力為50 kN，計算得樁頂撓度為1.9 cm，最大彎矩為－2 060 kN·m;

3)其他條件相同，頂部系梁水平力為100 kN，計算得樁頂撓度為0.9 cm，最大彎矩為－1 540 kN·m。

3.2 承臺底土壓縮變形計算

忽略承臺底以下的樁變形、主動土壓力及承臺底0.84 m范圍內(nèi)的被動土壓力，承臺底以下的被動土壓力簡化為對頂?shù)膬蓚€三角形，假定土的變形與土壓力成正比例關(guān)系。

由∑M=0，∑E=0得(E為土壓力):Ep1=259.13/1.5=

根據(jù)無粘性土被動土壓力的計算公式:?H=2.28 m，2.28＜2.96(可)。

根據(jù)上面假定，以頂部土壓力計算土的壓縮變形:因樁整排布置，不計土壓力水平擴散角，只計向下的擴散角。土的分層厚度取0.4 ×1.25=0.5 m，計算深度取3 m，黃土的壓縮模量取10 MPa，沉降經(jīng)驗系數(shù)取0.2，則承臺底以下0.84 m處的壓縮變形為:

根據(jù)前面圖式，樁繞底部以上3.17 m發(fā)生轉(zhuǎn)動，得樁頂位移為0.016 m，則樁頂總位移為4.5 cm～2.5 cm。為了減小樁頂位移，必須增大系梁水平方向的慣性矩(加大系梁寬度)。

3.3 樁頂系梁位移

因為樁頂采用系梁連接，樁在承臺兩側(cè)基本堆成布置，假設(shè)系梁在角點剛結(jié)，不發(fā)生位移，采用變形控制檢算受力大小，不計鋼筋對變形的影響。系梁采用C30混凝土，Eh=3.0×104MPa，截面尺寸取寬1.2 m，高0.8 m。0.8EI/2=13 824 ×105N·m2，米長系梁端部水平位移控制在1 cm內(nèi)。

3.4 樁頂系梁配筋計算

選用材料，選用 C30，fcm=16.5 N/mm2，采用 HRB335級鋼筋，fy=310 N/mm2。確定截面尺寸(系梁拐角處)取ρ=0.2%，b=800 mm，則1 660 mm，混凝土保護層厚度取40 mm，αs=50 mm，則h=1 660+50=1 710 mm，實際取h=1 500 mm，截面有效高度h0=1 500－50=1 450 mm。計算鋼筋截面面積和選擇主鋼筋由式 Mu=α1fcbx(h0－x/2)，得:1 250 ×106=1.0 ×16.5 ×800x(1 450 －x/2)，x=66.8 mm，x2=2 833 mm(舍去)，代入式 α1fcbx=fyAs，得:As=2 844 mm2。

在系梁外側(cè)面拐角處配13根Φ16鋼筋，As=2 614 mm2，系梁內(nèi)側(cè)配置7根Φ16鋼筋，在遠離角點第二根樁以外處內(nèi)外側(cè)均配置7根Φ16鋼筋。

4 結(jié)語

抗滑樁主要用于深挖基礎(chǔ)防護措施，在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，特別是施工大型橋梁深挖基礎(chǔ)施工，在本工程中起到加快工期，安全便捷的作用，在今后的橋梁施工發(fā)展中同樣是必不可少的防護措施，是橋梁防護措施的必備方案。