人工挖孔桩护壁结构计算

人工挖孔桩砖护壁结构计算 （The manpower digs hole pole brick cleading structure secretly scheme against） 卢现海 张忠华 蓝奉水 王永健 （莱芜市水利水电工程公司,山东 莱芜，271100） 摘要：本文根据有关论著，结合多年施工经验，采用重液法估算地压公式计算侧压力，对人工挖孔桩砖护壁结构计算进行了简化，并推导出了计算公式。工程实践证明，利用简化公式进行护壁结构计算，能满足工程施工要求。 关键词：挖孔桩； 护壁； 计算 人工挖孔桩最早于1893年在美国芝加哥问世，我国在二十世纪五十年代就用挖孔桩作为抗滑桩。由于人工挖孔桩具有施工设备简单，施工质量有保证，对环境污染小，单桩承载力大，早价便宜，应用范围广等优点,仍被广泛应用于工业与民用建筑。 人工挖孔桩施工成败关键在护壁，护壁形式主要有支撑、现浇混凝土护壁、预制混凝土护壁、钢套筒、砖护壁等，比较常用的有现浇混凝土护壁和砖护壁。由于砖护壁具有造价低、施工简单、可随时支护等优点，特别适用于易坍塌地层和径小、桩短的挖孔桩。笔者根据多年施工经验，参考有关论著，总结出了一套护壁结构计算的简便方法，供同行参考。 一、护壁受力分析 人工挖孔桩护壁所受侧压力主要为水土压力，在均匀侧压力作用 第一作者简介：卢现海，男，工程师，主要从事水利水电工程施工。 下，护壁截面只受轴向压力，如下图所示。 二、护壁受力计算 1、侧压力 关于水土压力的计算方法有多种，如水土分算、水土合算等，但这些方法由于引入了不切实际的假设以及原始数据不易由原状土获得，计算结果只能是近似的，而且计算起来非常麻烦。我们知道，在钻孔灌注桩施工时，只要护壁泥浆比重达到一定标准，孔壁就不会坍塌。因此，我们可近似将含水土层看作水、土混合液体，把作用于护壁上的水土压力视为重度为γ的液体，则水土压力可按下式计算： P=γ·H (1) 式中： P—— 作用于相应护壁段上的水土压力(Kpa)； γ—— 水土混合液的重度，可取γ=13KN/m3； H ——计算点的深度（m）。 利用公式⑴计算水土压力简单明了，计算结果与国内外大口径钻井实践大致相符。 2、护壁截面上的轴向压力 轴向压力按下式计算： N=P(R+t) (2) 式中： N—— 作用在护壁截面上的轴向压力(KN/m)； R—— 挖孔桩设计半径(m)； t——挖孔桩护壁厚度(m)。 三、护壁结构计算 护壁结构按下式计算： N≤1000t·ƒ (3) 式中： ƒ—— 砖砌体的抗压强度设计值(MPa)。 对于砖护壁，因烧结普通砖的标准尺寸为240×115×53mm，砖护壁厚度一般取0.12m，结构计算的目的是确定砖和砂浆的强度等级。 将式(1)、式(2)、t=0.12m代入式(3)，变换得： ƒ≥0.1H（R+0.12） (4) 利用公式(4)可以很快求得砖砌体的抗压强度设计值ƒ，然后利用下表查得施工所用砖、砂浆的强度等级。 烧结普通砖砌体的抗压强度设计值（MPa） 砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 M15 M10 M7.5 M5 M2.5 0 MU30 3.94 3.27 2.93 2.59 2.26 1.15 MU25 3.60 2.98 2.68 2.37 2.06 1.05 MU20 3.22 2.67 2.39 2.12 1.84 0.94 MU15 2.79 2.31 2.07 1.83 1.60 0.82 MU10 — 1.89 1.69 1.50 1.30 0.67 四、工程计算实例 莱芜市泰山纸业股份有限公司热电厂基础采用人工挖孔桩，桩径0.8m、1.0m、1.2m、1.5m，桩深14-16m。地层自上而下为粉质粘土、粘土、泥质砂岩。静止水位埋深3.5m。为了加快施工进度，降低工程成本，决定采用砖护壁。以桩径1.5m为例，下部砂岩不护壁，取护壁深H=12m，则： ƒ≥0.1H（R+0.12）=0.1×12×（0.75+0.12）=1.04MPa 查砖砌体抗压强度设计值表，砖强度等级取MU10，砂浆强度等级取M2.5。 在实际施工中，对桩径和桩深均较大的挖孔桩，可采取分段计算的方法，分别确定每一段砖护壁砂浆的强度等级，这样可以进一步降低工程成本。 【参考文献】 [1] 淮南煤炭学院，山东矿业学院编.建井工程结构.北京：煤炭工业出版社，1975 [2] 史佩栋主编.实用桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1999 [3] 中华人民共和国国家标准.砌体结构设计（GB5003-2001）北京：中国建筑工业出版社，2002 PAGE 1 _1100428189.dwg