樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是基坑開挖邊坡支護(hù)方法中最常的一種，它主要有由一系列排樁和錨桿組成，其中排樁為擋土體系，錨桿為支撐體系。在不能進(jìn)行放坡開挖及等施工條件受到限制的的城市密集區(qū)被經(jīng)常采用。樁錨支護(hù)體系中的排樁主要要來(lái)?yè)跬梁蛽跛?，錨桿主要是利用其自身與地層的錨固力給排樁體系一個(gè)水平的支撐拉力，阻止傾倒與土體滑動(dòng)。一般來(lái)說，樁錨支護(hù)體系可應(yīng)用于開挖深度在一的基坑工程中。國(guó)內(nèi)外常用以下幾種方法對(duì)排樁錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)靜力平衡法

該方法是最早應(yīng)用于實(shí)際工程中并且是工程設(shè)計(jì)人員最為熟悉的一種計(jì)算理論。該方法第一步即在樁體上尋找一個(gè)點(diǎn)，假定該點(diǎn)的土壓力和位移均為該支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中的樁體則圍繞該店發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)以上的樁部分承受土體的主動(dòng)土壓力而向基坑的開挖方向偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)以下的樁部位受到土體被動(dòng)土壓力作用而向基坑開挖相反的方向偏轉(zhuǎn)，土壓力由經(jīng)典土力學(xué)理論計(jì)算得出。再結(jié)合樁體的嵌固深度和錨桿水平拉力，根據(jù)靜力平衡條件則最終計(jì)算得出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，使之保持基坑各種穩(wěn)定性要求由于靜力平衡法的假定條件比較簡(jiǎn)單，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系各種參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，特別是在多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，則難以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的表達(dá)，因而逐漸被彈性支點(diǎn)理論所取代，但是因?yàn)樗砗?jiǎn)明易懂，計(jì)算方便，并且實(shí)踐證明它對(duì)簡(jiǎn)單支護(hù)結(jié)構(gòu)誤差影響較小，許多設(shè)計(jì)計(jì)算特別是懸臂式仍然采用該方法，對(duì)懸臂式支護(hù)和單支點(diǎn)支護(hù)的嵌固深度，我國(guó)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》明確規(guī)定應(yīng)按靜力平衡法進(jìn)行計(jì)算確定，并且靜力平衡法在某些特定領(lǐng)域的計(jì)算還會(huì)得以繼續(xù)發(fā)展應(yīng)用。然而靜力平衡法具有其局限性，它把被動(dòng)土壓力假定為基坑內(nèi)側(cè)的土抗力，并且假定對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算與其剛度系數(shù)無(wú)關(guān)，這與實(shí)際情況不相符，支護(hù)結(jié)構(gòu)真實(shí)的受力狀況也沒能從理論得以反映。實(shí)際上由于排樁位移有控制要求，基坑內(nèi)側(cè)土體并沒有完全處于被動(dòng)狀態(tài)，而是處在彈性抗力階段。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)彈性地基梁法

該方法把樁錨支護(hù)體系結(jié)構(gòu)看作是基地的支座梁，即把地基與基礎(chǔ)看作一個(gè)整體，共同作用，然后求得地基與基礎(chǔ)接觸帶的壓力分布，進(jìn)一步解出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力?；娱_挖面以上的土體對(duì)樁體提供主動(dòng)土壓力，開挖面以下的土體樁提供主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力之和。單層錨桿的樁錨支護(hù)采用極限平衡法計(jì)算，用分層平衡法計(jì)算多層錨桿支護(hù)。但是該方法不能計(jì)算出預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)應(yīng)力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，因此無(wú)法計(jì)算得出土壓力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。同樣該方法也具有不足之處①無(wú)法計(jì)算多支點(diǎn)多錨桿支護(hù)樁錨共同工作下支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及位移②無(wú)法對(duì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁和錨進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，影響經(jīng)濟(jì)效益③由于多層錨桿的計(jì)算采用分層平很法，與靜力平衡法相似，即假定樁身剛度與支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力無(wú)關(guān)，與實(shí)際受力情況不相符。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)桿系有限元法

該方法的基本原理就是把樁錨支護(hù)體系的支護(hù)結(jié)構(gòu)桿件離散成許多相連的單元并用有限元單元法求解。有限元求解用梁?jiǎn)卧M基坑開挖面以上的支護(hù)結(jié)構(gòu)和用彈性地基梁?jiǎn)卧M開挖面以下的支護(hù)結(jié)構(gòu)。有限元單元法的本質(zhì)是把支護(hù)結(jié)構(gòu)分解成各種桿件，再用有限元單元法來(lái)分折這些桿勝的受力和位移。在用有限元單元法求解時(shí)，通常假設(shè)單元為等截面直桿,再對(duì)單元的近似位移模式假定,以虛功原理為基礎(chǔ)建立有限元方程，推導(dǎo)出剛度矩陣方程，再根據(jù)靜力等效原理把各個(gè)單元上的外力轉(zhuǎn)化到單元的節(jié)點(diǎn)上，構(gòu)成等效節(jié)點(diǎn)荷載。因而有限元單元法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是假設(shè)符合實(shí)際的位移函數(shù)，然后，將各個(gè)單無(wú)剛度矩陣組合成結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，將單元等效節(jié)點(diǎn)荷載集合成整體等效節(jié)點(diǎn)荷載列陣，并引出結(jié)構(gòu)位移邊界條件，建立整體平衡方程組,得出基本未知量，最后計(jì)算各單元的內(nèi)力和變形。

錨桿支護(hù)體系由擋土結(jié)構(gòu)物與土層錨桿系統(tǒng)兩部分組成，如圖1所示。擋土結(jié)構(gòu)物包括鉆孔灌注樁、挖孔樁及各種類型的板樁等。土層錨桿由外露的錨頭、拉桿和錨固體三個(gè)部分組成。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)拉桿

拉桿是錨桿系統(tǒng)中的中心受拉構(gòu)件，作用是把來(lái)自于錨桿端部的拉力傳遞給錨固體。

拉桿桿體材料類型較多，需要根據(jù)拉桿的預(yù)應(yīng)力值、土層條件、施工等因素綜合確定。預(yù)應(yīng)力值較低或非預(yù)應(yīng)力的錨桿通常采用普通鋼筋，即HRB335級(jí)和HRB400級(jí)熱軋鋼筋、冷拉熱軋鋼筋、熱處理鋼筋及冷軋帶肋鋼筋、中空螺紋鋼材等，多采用φ22～φ32，單根或2～3根點(diǎn)焊成束。預(yù)應(yīng)力值較大的錨桿通常采用高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線，有時(shí)也采用精軋螺紋鋼筋和中空螺紋鋼材。此外，近年來(lái)還出現(xiàn)了等截面鋼管、高強(qiáng)玻璃纖維錨桿等新型錨桿體系。

為保證拉桿周圍具有足夠的砂漿保護(hù)層，對(duì)于鋼筋拉桿可沿拉桿長(zhǎng)度每隔1．5～2．0 m焊一個(gè)支架。拉桿插入鉆孔時(shí)，一般需要將灌漿管同時(shí)插入，因此鉆孔直徑必須大于灌漿管與鋼筋及支架高度之和。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)錨頭

錨頭的作用是將拉桿和擋土結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，對(duì)擋土結(jié)構(gòu)起支點(diǎn)作用，將擋土結(jié)構(gòu)的支撐力通過錨頭傳遞給拉桿。錨頭由錨具、臺(tái)座和承壓板三個(gè)部分組成。

(1)錨具。錨具將拉桿、承壓板和擋土結(jié)構(gòu)牢固地連接在一起，通過錨具可以對(duì)拉桿施加預(yù)應(yīng)力并實(shí)施預(yù)應(yīng)力鎖定。如果拉桿采用粗鋼筋，則用螺母或?qū)Ｓ玫倪B接器、焊接螺絲端桿等。當(dāng)拉桿采用鋼絲或鋼絞線時(shí)，錨桿端部由錨盤及錨片組成，錨片的錨孔大小根據(jù)設(shè)計(jì)鋼絞線的多少而定，也可采用公錐及錨銷等零件。

(2)臺(tái)座。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)與拉桿方向不垂直時(shí)，需要用臺(tái)座作為拉桿受力調(diào)整的構(gòu)件，并能固定拉桿位置，防止其橫向滑動(dòng)與變位，臺(tái)座可由鋼板或混凝土做成，其設(shè)置通常有兩種方式。

(3)承壓板。為使拉桿的集中力分散傳遞，并使緊固器與臺(tái)座的接觸面保持平順，鋼筋必須與承壓板正交，承壓板一般多為20～40 mm厚的鋼板。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)錨固體

錨固體是由水泥砂漿或水泥漿等材料將拉桿與土體黏結(jié)在一起形成的，其作用是將拉桿的拉力通過錨固體與土體之間的摩擦力傳遞到錨固體周圍的土層中去。根據(jù)不同的施工工藝，錨固體有簡(jiǎn)易灌漿、預(yù)壓灌漿、化學(xué)灌漿等施工方法。

錨固體的形狀有圓柱形、擴(kuò)大端部形及連續(xù)球形。對(duì)于拉力不大、臨時(shí)陛擋土結(jié)構(gòu)可采用圓柱形錨固體；錨固于砂性土、硬黏性土層并要求較高承載力的錨桿，可采用擴(kuò)大端部形錨固體；錨固于淤泥質(zhì)土層并要求較高承載力的錨桿，可采用連續(xù)球形錨固體。

樁錨支護(hù)是深基坑的一種重要的支護(hù)措施,它的產(chǎn)生結(jié)合于抗滑樁支護(hù)方法和錨桿支護(hù)方法，其支護(hù)原理是綜合了抗滑樁和錨索的支護(hù)原理,即阻擋基坑邊坡下滑的抗滑力主要來(lái)源于錨桿所提供的錨固力和抗滑樁提供的阻滑力。樁錨支護(hù)體系主要由護(hù)坡樁,土層錨桿，圍檁和鎖口梁4部分組成，在基坑地下水位較高的地方，支護(hù)樁后還有防滲堵漏的水泥土墻等，它們之間相互聯(lián)系，相互影響，相互作用，形成一個(gè)有機(jī)整體。樁錨支護(hù)體系其主要特點(diǎn)是采用錨桿取代基坑支護(hù)內(nèi)支撐，給支護(hù)排樁提供錨拉力，以減小支護(hù)排樁的位移與內(nèi)力，并將基坑的變形控制在允許的范圍內(nèi)。

固定船只的錨樁是一種水上作業(yè)的輔助器件，主要用于固定船只。它由一根錨樁構(gòu)成，由制為圓形狀管樁與吊耳構(gòu)成，在錨樁的下方制有插入孔，在錨樁的末端制為錐形狀。其有益效果是該錨樁能使船只快速、牢靠地固定在岸邊水中。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是基坑開挖邊坡支護(hù)方法中最常用的一種，它主要有由一系列排樁和錨桿組成，其中排樁為擋土體系，錨桿為支撐體系。在不能進(jìn)行放坡開挖及等施工條件受到限制的的城市密集區(qū)被經(jīng)常采用。樁錨支護(hù)體系中的排樁主要要來(lái)?yè)跬梁蛽跛?，錨桿主要是利用其自身與地層的錨固力給排樁體系一個(gè)水平的支撐拉力，阻止傾倒與土體滑動(dòng)。一般來(lái)說，樁錨支護(hù)體系可應(yīng)用于開挖深度在一的基坑工程中。國(guó)內(nèi)外常用以下幾種方法對(duì)排樁錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

樁錨支護(hù)靜力平衡法

該方法是最早應(yīng)用于實(shí)際工程中并且是工程設(shè)計(jì)人員最為熟悉的一種計(jì)算理論。該方法第一步即在樁體上尋找一個(gè)點(diǎn)，假定該點(diǎn)的土壓力和位移均為該支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中的樁體則圍繞該店發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)以上的樁部分承受土體的主動(dòng)土壓力而向基坑的開挖方向偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)以下的樁部位受到土體被動(dòng)土壓力作用而向基坑開挖相反的方向偏轉(zhuǎn)，土壓力由經(jīng)典土力學(xué)理論計(jì)算得出。再結(jié)合樁體的嵌固深度和錨桿水平拉力，根據(jù)靜力平衡條件則最終計(jì)算得出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，使之保持基坑各種穩(wěn)定性要求由于靜力平衡法的假定條件比較簡(jiǎn)單，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系各種參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，特別是在多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，則難以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的表達(dá)，因而逐漸被彈性支點(diǎn)理論所取代，但是因?yàn)樗砗?jiǎn)明易懂，計(jì)算方便，并且實(shí)踐證明它對(duì)簡(jiǎn)單支護(hù)結(jié)構(gòu)誤差影響較小，許多設(shè)計(jì)計(jì)算特別是懸臂式仍然采用該方法，對(duì)懸臂式支護(hù)和單支點(diǎn)支護(hù)的嵌固深度，我國(guó)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》明確規(guī)定應(yīng)按靜力平衡法進(jìn)行計(jì)算確定，并且靜力平衡法在某些特定領(lǐng)域的計(jì)算還會(huì)得以繼續(xù)發(fā)展應(yīng)用。然而靜力平衡法具有其局限性，它把被動(dòng)土壓力假定為基坑內(nèi)側(cè)的土抗力，并且假定對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算與其剛度系數(shù)無(wú)關(guān)，這與實(shí)際情況不相符，支護(hù)結(jié)構(gòu)真實(shí)的受力狀況也沒能從理論得以反映。實(shí)際上由于排樁位移有控制要求，基坑內(nèi)側(cè)土體并沒有完全處于被動(dòng)狀態(tài)，而是處在彈性抗力階段。

樁錨支護(hù)彈性地基梁法

該方法把樁錨支護(hù)體系結(jié)構(gòu)看作是基地的支座梁，即把地基與基礎(chǔ)看作一個(gè)整體，共同作用，然后求得地基與基礎(chǔ)接觸帶的壓力分布，進(jìn)一步解出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力?；娱_挖面以上的土體對(duì)樁體提供主動(dòng)土壓力，開挖面以下的土體樁提供主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力之和。單層錨桿的樁錨支護(hù)采用極限平衡法計(jì)算，用分層平衡法計(jì)算多層錨桿支護(hù)。但是該方法不能計(jì)算出預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)應(yīng)力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，因此無(wú)法計(jì)算得出土壓力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。同樣該方法也具有不足之處①無(wú)法計(jì)算多支點(diǎn)多錨桿支護(hù)樁錨共同工作下支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及位移②無(wú)法對(duì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁和錨進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，影響經(jīng)濟(jì)效益③由于多層錨桿的計(jì)算采用分層平很法，與靜力平衡法相似，即假定樁身剛度與支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力無(wú)關(guān)，與實(shí)際受力情況不相符。

樁錨支護(hù)桿系有限元法

該方法的基本原理就是把樁錨支護(hù)體系的支護(hù)結(jié)構(gòu)桿件離散成許多相連的單元并用有限元單元法求解。有限元求解用梁?jiǎn)卧M基坑開挖面以上的支護(hù)結(jié)構(gòu)和用彈性地基梁?jiǎn)卧M開挖面以下的支護(hù)結(jié)構(gòu)。有限元單元法的本質(zhì)是把支護(hù)結(jié)構(gòu)分解成各種桿件，再用有限元單元法來(lái)分折這些桿勝的受力和位移。在用有限元單元法求解時(shí)，通常假設(shè)單元為等截面直桿,再對(duì)單元的近似位移模式假定,以虛功原理為基礎(chǔ)建立有限元方程，推導(dǎo)出剛度矩陣方程，再根據(jù)靜力等效原理把各個(gè)單元上的外力轉(zhuǎn)化到單元的節(jié)點(diǎn)上，構(gòu)成等效節(jié)點(diǎn)荷載。因而有限元單元法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是假設(shè)符合實(shí)際的位移函數(shù)，然后，將各個(gè)單無(wú)剛度矩陣組合成結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，將單元等效節(jié)點(diǎn)荷載集合成整體等效節(jié)點(diǎn)荷載列陣，并引出結(jié)構(gòu)位移邊界條件，建立整體平衡方程組,得出基本未知量，最后計(jì)算各單元的內(nèi)力和變形 。

1試樁數(shù)量不宜少于工程樁總數(shù)的1%，并不應(yīng)少于3根；

2為防止試樁在加載中樁頭破壞，對(duì)其樁頂應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)；

3設(shè)置錨樁，應(yīng)根據(jù)錨樁的最大上拔力，縱向鋼筋截面應(yīng)按樁身軸力變化配置，如需利用工程樁作錨樁，應(yīng)嚴(yán)格控制其上拔量。 2100433B