【摘要】　錨固懸臂的護(hù)坡樁是一種新型的護(hù)坡樁，樁底與大開挖基坑底同深，利用樁底錨筋使樁身和巖石連成一體，樁巖協(xié)同工作。它適用于地質(zhì)條件為巖質(zhì)堅(jiān)硬、巖層埋藏較淺的深基坑護(hù)坡和擋土。
【關(guān)鍵詞】　護(hù)坡樁　錨筋　樁巖協(xié)同工作
　　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最基本的受力形式。
　　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(見圖1a)；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(見圖1b)。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(見圖2)。
　　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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(該樓與周圍建筑物的位置關(guān)系詳見圖3)。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(zhǎng)的土體對(duì)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(見圖4)。
　　(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，則每根樁所承受的最大彎矩為：
　　護(hù)坡樁試配1625作為主筋，則必須滿足(文獻(xiàn)［1］)：
　　最后計(jì)算得：
　　M樁＜M′樁，結(jié)構(gòu)抗彎抗傾覆安全。
　　(5)錨筋數(shù)量和錨固長(zhǎng)度的確定
　　錨筋數(shù)量：經(jīng)計(jì)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(zhǎng)度的計(jì)算：錨固長(zhǎng)度主要取決于三大因素：①灌漿材料與鋼筋之間的握裹力；②錨固體與巖石之間的極限側(cè)阻力；③錨固體端部巖石破裂面的總抗拉力。分別計(jì)算，取三個(gè)錨固長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)鋼筋的平均握裹力，取u＝4.17N/mm2(水泥標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的10%)。最后算出：Lm＝464.6mm。
　　利用錨固體與巖石之間的極限側(cè)阻力求錨固長(zhǎng)度，只要滿足：Tu≤πDτzLm即可(詳見文獻(xiàn)［2］)。其中，D為鉆孔孔徑，τz為錨固段周邊的抗剪強(qiáng)度，取τz＝1.2N/mm2(詳見文獻(xiàn)［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(zhǎng)度比較，后者起決定作用，取Lm＝1500mm。
　　驗(yàn)算1500mm深處巖石破裂面總的抗拉能力是否滿足(見圖5)。
　　破裂面圓臺(tái)體表面積S＝9420000mm2，取石灰?guī)r抗拉強(qiáng)度為其抗壓強(qiáng)度的六十分之一。取抗壓強(qiáng)度為60，則抗拉強(qiáng)度為1，破裂面巖石總抗拉力為9420000N。
　　全部錨筋(實(shí)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(zhǎng)度足夠。
　　(6)樁巖接觸面抗剪抗滑移驗(yàn)算
　　如果忽略混凝土與巖石結(jié)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×（EA