地基系数优化法确定埋入式抗滑桩嵌固深度

陈 亮

对于水平承载桩(如抗滑桩)的嵌固深度，它的大小直接关系到抗滑桩的成功与失败。过浅，满足不了嵌固要求，桩易被土体推倒、拔出或与土体一起滑动;过深，导致不必要的浪费，施工也会困难。本文利用局部弹性地基梁“k”法的初参数解对地基系数法进行优化，进而提出适用于埋入式抗滑桩单桩的嵌固深度确定方法。

1 地基系数法简述

对于岩质地基，地基系数随岩层面的埋深深度变化不大，且抗滑桩嵌入岩石部分变位较小，比较符合“k”法的计算假定，“k”法又具有参数少且计算简单的优点，故在岩石地基嵌固深度计算中常采用[1]，对于土质地基，宜采用“m”法。

地基系数法“k”法中桩底岩土对桩的约束条件有三种:桩底自由、桩底铰接、桩底固结。当围岩为同种岩层或岩层不同但刚度相差不大时，桩底宜视为自由端，实际设计中偏安全的可采用桩底为自由端[2]，“m”法中桩底岩土对桩的约束条件一般取为桩底自由。

采用地基系数法计算抗滑桩嵌固深度时常用试算的方法，即先取定一嵌固长度hr，用地基系数法计算桩身的侧壁内力，验算其是否满足侧壁容许压力，若不满足，加大嵌固长度直到满足侧壁容许压力为止。另外，也可采用弹性长桩条件，将某一数值与相对柔度系数的比值作为桩进入岩石的深度[3]。

2 地基系数优化法

地基系数法在工程上应用最为广泛。地基系数法计算嵌固深度时，采用试算法和弹性长桩法，其中试算较为繁琐，本文以桩顶及嵌固起点处的位移为控制条件，利用局部弹性地基梁“k”法的初参数解结合工程算例分析对地基系数法进行优化，提出既安全又经济的抗滑桩单桩嵌固深度确定方法，从而减少人为确定嵌固深度的随意性。

2.1 局部弹性地基梁的初参数解[4]

如图1所示，利用局部弹性地基梁跨间无荷载时的初参数解:

由x=hr处桩底自由、桩底铰接、桩底固结的不同边界条件求解出参数 u0，θ0，代入式(1)中可求得不同桩底约束条件下桩嵌岩段内力及位移。

2.2 “k”法的优化

本文“k”法分析从实践入手，采用的各种计算参数如表1所示。

表1 计算参数

表2 1.5 m×2 m，k=300 MN/m3桩底铰接时计算结果

表3 1.5 m×2 m，k=600 MN/m3桩底铰接时计算结果

本次优化计算考虑三种桩底岩土对桩的不同约束条件:桩底自由、桩底铰接、桩底固结，试算了 k=300 MN/m3，600 MN/m3两种不同强度岩石地基的嵌固起点处位移和桩顶位移情况。计算结果见表2，表3。

表2，表3中:u0为抗滑桩嵌固起点处位移，mm;umax为抗滑桩桩顶处位移，mm，根据叠加法易求得:

2.3 优化结论分析

由表2，表3可以得出以下结论:

2)若采用全埋式抗滑桩或埋入式抗滑桩，根据悬臂段不同的受力模式，对u0，umax曲线进行分析同样得到与1)所述一致的规律。采用埋入式抗滑桩时，由于嵌固点处弯矩减小了，其他条件相同情况下，u0，umax都比悬臂式要小，考虑这一因素，本文推荐采用埋入式抗滑桩嵌固深度折减系数η，即埋入式与悬臂式的悬臂段合力高度比进行折减:

3 结语

本文利用局部弹性地基梁“k”法的初参数解对地基系数法进行优化，提出了适用于埋入式抗滑桩单桩的嵌固深度，经算例分析表明是可行的，获得了一些有益的结论和结果。

[1] 殷跃平，康宏达.链子岸危岩体稳定分析及锚固工程优化设计[J].岩土工程学报，2000(5):20-21.

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