組合鋼板樁入土深度的影響因素研究

宋宣諭

(中交三航局興安基建筑工程有限公司 江蘇 蘇州 215000)

組合鋼板樁入土深度的影響因素研究

宋宣諭

(中交三航局興安基建筑工程有限公司 江蘇 蘇州 215000)

H+Hat組合鋼板樁是近年來新出現的護岸結延構形式，其具有抗彎剛度大、結構形式簡單等優(yōu)點。本文結合新溝河伸拓竣工程，采用理正軟件分別研究無錨懸臂式H+Hat組合鋼板樁的樁頂位移、沉降量、抗傾覆、整體、抗隆起和抗管涌穩(wěn)定性驗算。分析結果表明：不同插入比情況下樁頂位移、沉降量和抗傾覆穩(wěn)定性三者對入土深度影響較大，且本工程的最佳插入比為1.6～2.0。

組合鋼板樁；入土深度；影響因素；最佳插入比

一、水文地質條件及工況

新孟河漕橋河段區(qū)域河網正常水位取3.2m，控制低水位為2.5m，警戒水位為4.3m，新溝河堤防設計洪水位5.25m，墻后水位3.7m，本工程采用干法施工，所以計算時河底無水，折減后墻前后土高差為5m。各主要巖土層物理力學性質參數建議值詳見表1.1。

表1.1 土力學參數表

二、H+Hat組合鋼板樁型號

極限平衡法計算組合鋼板樁，因簡單實用，是目前中小型設計院廣泛采用的設計理論[1]。根據水文地質和工況，極限平衡法計算的組合鋼板樁入土深度為8m，需要組合鋼板樁的截面模量為4467.19cm3，彈性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。

經過理正軟件計算，樁頂最大位移6.97cm，最大沉降量一般發(fā)生在樁頂處[2]。本工程很明顯沉降量應選用三角形法的計算結果，其值為9.3cm；組合鋼板樁整體穩(wěn)定性驗算采用的計算方法是瑞典條分法，整體穩(wěn)定安全系數 Ks=3.02>1.2；抗傾覆安全系數Ks=1.276≥1.2；抗隆起驗算是根據Prandtl(普朗德爾)公式Ks=9.164≥1.1；抗管涌K= 6.063≥1.5。

三、最佳入土深度的主要影響因素

(一)整體穩(wěn)定性、抗隆起、抗管涌穩(wěn)定性對入土深度影響

為了得到入土深度的主要因素是三者中的哪些因素，本節(jié)將計算不同插入比條件下的懸臂式鋼板樁護岸結構，計算結果如下表3.1所示。

表3.1 H+Hat組合型鋼板樁不同入土深度下安全系數值

(二)樁頂位移、地表沉降量和抗傾覆穩(wěn)定性對入土深度影響

整體、抗隆起、抗管涌穩(wěn)定性并不是組合鋼板樁入土深度大小的主要影響因素，但入土深度為8m時，它的樁頂位和地表沉降量雖然滿足要求，但也較大，抗傾覆穩(wěn)定性安全系數也僅大于最小允許值1.2，所以將重點研究樁頂位、地表沉降量和抗傾覆穩(wěn)定性[5]。

表3.2 H+Hat組合型鋼板樁不同入土深度下最大位移表

表3.3 H+Hat組合型鋼板樁不同入土深度下最小抗傾安全系數表

(三)最佳入土深度

通過以上研究，確定了樁頂位移、沉降量和抗傾覆穩(wěn)定性是影響組合鋼板樁入土深度的主要因素，只要入土深度滿足這三者的安全值即可。

最佳插入比不是一個定值，隨著土層地質條件和外部荷載變化而變化，就本工程而言，通過樁頂最大位移、沉降量和最小抗傾安全系數對比分析，滿足樁頂最大位移最佳插入比為1.4～2.0，滿足沉降量要求插入比大于1.6即可，滿足H+Hat組合鋼板樁的最小抗傾安全系數最佳插入比是1.6至無窮；取三者的交集1.6～2.0。所以對于本工程來說，最佳入土深度為8m～10m。

四、結論

本文主要分析了H+Hat組合鋼板樁入土的影響因素，入土深度大小的主要影響因素取決于樁頂位移、沉降量和抗傾覆穩(wěn)定性。

當鋼板樁的入土深度較小，H+Hat組合鋼板樁會發(fā)生傾覆，且樁頂最大位移和沉降量大于安全值。最佳插入比不是一個定值，隨著土層地質條件和外部荷載變化而變化，就本工程而言，H+Hat組合鋼板樁的最優(yōu)插入比為1.6～2.0。

[1]盧明.鋼板樁在支護工程中的應用[J].價值工程,2010,8(21): 98-99.

[2]夏軍.軟土地基鋼板樁碼頭允許位移探討[J].水運工程,2010,39(11): 137-140 .

[3]李仁民,施占新,劉松玉等.彈性地基梁法和等值梁法進行基坑支護設計研究[J].西部探礦工程,2007,10(23): 009.

[4]吳海濤.內河航道整治中鋼板樁護岸應用分析[J].江西建材, 2014,21:138.

宋宣諭(1991-)，男，漢族，江蘇連云港人，助理工程師，施工管理，本科，中交三航局興安基建筑工程有限公司。