人工挖孔桩护壁混凝土厚度快速计算

张奇 崔君蒲
（中冶交通工程技术有限公司）

 摘  要： 人工挖孔桩施工采用混凝土护壁非常重要。根据朗肯（Rankine）土压力理论，采用MS-ECXEL电子表格编制了人机对话的混凝土护壁厚度计算程序，大大方便了施工计算，减少人工计算的误差。
 关键词：人工挖孔桩基  护壁厚度  朗肯土压力理论  电子表格

 1 引言
 广西百色-靖西高速公路为广西高速公路网规划中百色至龙邦高速公路的一段，连接中越边界国家一类口岸与桂西铝业基地及西南内陆地区重要通道组织部分。路线位于云贵高原台地与广西丘陵山区的过渡地带。山脉走向与构造线走向基本一致，区域内地形较复杂，以低山地貌为主体，岩溶谷地及岩溶冲沟星散于群山之中。部分桥梁工程的基础采用人工挖孔桩，人工挖孔桩分为Φ1.2、Φ1.5米和Φ1.8米人工挖孔桩。针对这种情况，自行编制了人机对话的混凝土护壁厚度计算程序，大大方便了施工计算，减少人工计算的误差。
 2 计算模型
 根据朗肯（Rankine）主动土压力理论，挖孔桩壁的最大土压力为：
 无粘性土，无地下水
 P =r×H×tg2（45°-φ/2）；
 无粘性土，有地下水
  P =r×h×tg2（45°-φ/2）+（H-h）×（r-rw）×tg2（45°-φ/2）+（H-h）×rw 。
 r---土的重度（kN/m3）；
 rw---水的重度（kN/m3），rw=10kN/m3；
 H---挖孔桩护壁深度（m）；
 h---地面至地下水位深度（m）；
 D---挖孔桩外直径（m）；
 φ---土的内摩擦角（°）；
 c---土的粘聚力（kN/m2）,无粘性土c=0。
 
  挖孔桩土压力示意图
 
 混凝土护壁厚度 t = K×D/（2fc）
 K ---安全系数，一般取K=1.65；
 fc---混凝土轴心抗压强度（Mpa）。根据《GB50010-2002 混凝土结构设计规范》规定取值。
 在护壁混凝土计算过程中施工单位可以根据施工图和水文地质报告确定挖土深度、地下水位的高度，但施工图上常常并没有给出土的内摩擦角等物理指标，计算需要的数值往往不能确认。
 正确获取这些数据，我们认为可以采用委托有关单位进行试验，并参考《JTG D30-2004公路路基设计规范》“表5-6 抗滑桩地基系数及地层物理力学指标”，或《地质工程手册》的“有关土工经验数据 表3-1-24：土的平均物理力学性质指标”进行性计算。
 计算采用最大土压力计算，其结果是偏于安全的。另一方面，施工时往往挖孔连续在作业，前期的混凝土护壁可能并没有达到养生的时间，因此，为了保证混凝土护壁的强度达到设计指标，除加强混凝土养护外，应添加混凝土外加剂（如减水剂、早强剂）使混凝土护壁尽快发挥效应。同时混凝土护壁内需要增加Ф6＠200-300的构造钢筋，这对地质条件较差，同时地下水位较高、加强混凝土护壁整体性，减少开裂是非常重要的。

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