懸臂墻樁基計(jì)算分析

【摘要】通過(guò)實(shí)際工程案例，介紹受水平力控制的樁基擋墻的工程特性及計(jì)算方法。

【關(guān)鍵詞】懸臂墻 樁基 “m”法 樁基計(jì)算

1、工程概況

江西鷹潭潤(rùn)德“天鵝灣”小區(qū)位于鷹潭市月湖區(qū)白露河右岸，由9棟高層組成，占地面積3.5萬(wàn)m2，靠河側(cè)現(xiàn)狀地面高程27.50m，白露河20年一遇洪水位33.00m，小區(qū)設(shè)計(jì)地面高程33.60m，在設(shè)有地下室建筑區(qū)域可通過(guò)地下室外墻兼做防洪墻擋水，在未設(shè)有地下室區(qū)域需設(shè)置防洪墻，既擋水又擋土。受住宅建筑布置場(chǎng)地限制，建筑基礎(chǔ)邊線與用地紅線僅距離3.5m，需要在3.5m范圍內(nèi)設(shè)置7.0m高的防洪墻，保證小區(qū)安全。

根據(jù)地勘報(bào)告，墻址處位于河道出露的第四紀(jì)全新統(tǒng)沖積層區(qū)域，場(chǎng)區(qū)覆蓋層由第四系全新統(tǒng)素填土[Q4ml]、沖洪積成因的細(xì)砂[Q4al+pl]、礫砂[Q4al+pl]組成。第①層素填土[Q4ml]：成份主要為粘粉土、少量砂巖塊石等組成。為人工堆填而成，層頂高程27.50m，層厚2.0m，承載力特征值建議值為80KPa，與砼摩擦系數(shù)0.30。第②層細(xì)砂[Q4al+pl]：黃褐、灰褐色，含少量粘土、小礫石，層頂高程25.5m，層厚3.0m，承載力特征值建議值為100KPa，與砼摩擦系數(shù)0.30。第③層礫砂[Q4al+pl]：黃褐、灰白色，主要由小圓礫及中粗砂粒組成，層頂高程22.50m，層厚1.5m，承載力特征值建議值為170KPa。第④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖[K2]：紅褐、黃褐色，由石英、長(zhǎng)石碎屑經(jīng)泥鐵質(zhì)膠結(jié)而成，砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，層頂高程21.00m，層厚1.0m，承載力特征值建議值為400KPa。第⑤層中風(fēng)化砂巖[K2]：紅褐色，由長(zhǎng)石、石英碎屑經(jīng)泥鐵質(zhì)膠結(jié)形成，巖性較硬，屬軟巖，巖體完整程度為較完整，層頂高程20.00m，勘察未揭穿該層，揭露厚度7.40～3.10m，承載力特征值建議值為1700KPa。

2、懸臂墻布置

白露河防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，防洪墻工程等別為Ⅳ等，防洪墻擬采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，懸臂式擋墻墻高7.0m，坐落在素填土上，墻頂寬0.4m，立板厚度為0.4～0.695m，墻前坡度為1：0.05，直墻墻底基礎(chǔ)埋深0.8m，前趾底板寬度1.2m，厚度0.7m，后趾底板由于受條件限制，取最大寬度3.0m，底板厚度為0.7m。經(jīng)計(jì)算在完建情況下地基平均應(yīng)力109KPa>80KPa，抗滑穩(wěn)定系數(shù)1.02<1.2，均不滿足規(guī)范要求；在外河設(shè)計(jì)水位驟降1m情況下地基平均應(yīng)力77KPa<80KPa，抗滑穩(wěn)定系數(shù)0.82<1.05，抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。由上可知懸臂墻底板受場(chǎng)地限制不能加長(zhǎng)，導(dǎo)致其抗滑穩(wěn)定系數(shù)在各種工況下均不能滿足規(guī)范要求，需要進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

樁基礎(chǔ)與復(fù)合地基相比，樁基礎(chǔ)不僅能夠提供較高的豎向地基承載力，也能提供前者不具備的水平承載力，采用支擋體系的擋土墻與樁基礎(chǔ)結(jié)合，將使擋土墻適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

樁基通過(guò)懸臂墻底板（承臺(tái)）結(jié)合在一起，懸臂墻承受的水平力、垂直力、彎矩由樁基承擔(dān)。

3、懸臂墻計(jì)算

樁基擋墻的計(jì)算主要有兩個(gè)位置：一為立板底部的豎向力、水平力及彎矩，二為承臺(tái)底中心（樁頂）的豎向力、水平力及彎矩。前者是計(jì)算立板的配筋、裂縫寬度、強(qiáng)度及墻頂?shù)奈灰疲笳呤怯?jì)算承臺(tái)的強(qiáng)度、配筋和樁基的長(zhǎng)度、根數(shù)、排布形式及樁頂位移、樁身配筋。

設(shè)計(jì)工況采用完建時(shí)期作為控制條件，設(shè)計(jì)參數(shù)：懸臂墻單節(jié)長(zhǎng)15.0m，回填料為透水砂性土料，水上φ值30°，水下φ值30°，凝聚力C=0；墻底與素填土層摩擦系數(shù)f=0.30；回填砂性土濕容重γ1=19.0KN/m3，浮容重γ2=9.0KN/m3。C25砼容重γ=25.0KN/m3，墻頂填土破裂面范圍內(nèi)附加荷載：人群荷載q=3.0KN/m2。土壓力計(jì)算采用《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007）附錄A（A.0.1-1、A.0.1-4）公式進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算立板底部承受的水平力H=1883KN，垂直力P=6574KN，彎矩M=1544KN·M，樁頂承受的水平力H=2325KN，垂直力P=7943KN，彎矩M=3023KN·M。

立板配筋計(jì)算按固定在底板上的受彎構(gòu)件計(jì)算，采用《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007）附錄C公式進(jìn)行計(jì)算。

4、樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算

4.1 樁基基本參數(shù)

樁基采用嵌巖樁，樁徑0.8m，樁長(zhǎng)9.0m，嵌入中風(fēng)化基巖2.4m，樁身砼為C30結(jié)構(gòu)，砼彈性模量Ec=3×107KN/m2，地基土比例系數(shù)m=20000KN/m4，采用“m”法進(jìn)行樁基計(jì)算。

樁頂承受水平力較大，因此樁基由水平力控制，群樁基礎(chǔ)水平承載力需滿足：

—樁頂允許水平位移，取10mm，—樁頂水平位移系數(shù)，根據(jù)樁基設(shè)計(jì)規(guī)范表5.7.2取2.441，—樁在土中的變形系數(shù)

5結(jié)論

本文較為詳細(xì)地介紹了在設(shè)計(jì)中以水平力為控制的樁基擋墻計(jì)算分析的過(guò)程，其計(jì)算方法主要參照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGTD63—2007）。

參考文獻(xiàn)：

[1]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGTD63—2007）

[2]《建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ94-2008）

作者簡(jiǎn)介：張和平（1980-），男，大學(xué)本科，工程師。