本發(fā)明涉及港口、修造船水工建筑物、通航樞紐、人工島、水利及建筑工程領(lǐng)域中的建筑結(jié)構(gòu)，特別是一種適用于港口碼頭、護(hù)岸、地下建構(gòu)筑物及岸壁擋土建筑物的主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
地連墻結(jié)構(gòu)是碼頭、護(hù)岸、地下建構(gòu)筑物及岸壁擋土建筑物等的主要結(jié)構(gòu)型式之一，傳統(tǒng)的地連墻結(jié)構(gòu)是由地下連續(xù)墻前墻、錨地墻、拉桿組成如圖1所示。其工作特點(diǎn)是依靠前墻來抵擋各種水平荷載和保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性(踢腳穩(wěn)定和圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定)，前墻的埋深需要同時(shí)滿足踢腳穩(wěn)定和圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定兩個(gè)條件。如果場址地質(zhì)條件較差，前墻的埋深將會很大，同時(shí)前墻壁厚也會增大，工程造價(jià)會激劇上升，因此傳統(tǒng)的地連墻結(jié)構(gòu)僅適用于地質(zhì)條件情況較好的工程。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種新型的地連墻結(jié)構(gòu)——主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)各部件作用區(qū)分清晰：主樁用以最終承擔(dān)水平荷載；輔樁用以保證墻后土體的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)能夠有效減小傳統(tǒng)地連墻結(jié)構(gòu)的工程量，且具有更加寬廣的場地適應(yīng)性，便于施工、節(jié)約成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括有主樁、輔樁、錨樁、鋼拉桿構(gòu)成的地連墻結(jié)構(gòu)，其中：所述主樁的長度大于輔樁的長度，依據(jù)工程實(shí)際情況，輔樁與主樁的長度之比為1/2～2/3，在相鄰兩根主樁之間設(shè)置輔樁，相鄰兩根主樁中心距約為3～6m，主樁翼緣和輔樁的鋼筋綁扎在一起，在現(xiàn)澆混凝土?xí)r主輔樁形成連續(xù)墻結(jié)構(gòu)；主樁和錨樁通過鋼拉桿連接。
本發(fā)明的效果是與傳統(tǒng)地連墻結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)主樁最終承擔(dān)是水平荷載包括土壓力、系纜力、地震力等，輔樁消除土體的滑動(dòng)趨勢。不僅解決了在深厚淤泥場址難以修建地連墻結(jié)構(gòu)的難題；同時(shí)對于適合傳統(tǒng)地連墻的場地，采用該結(jié)構(gòu)也可減小工程量、降低造價(jià)。該結(jié)構(gòu)輔樁的高度和厚度均大幅度減小；主樁的高度和厚度略有增長；最終工程量能減少30％～50％。
附圖說明
圖1為傳統(tǒng)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)；
圖2為本發(fā)明的主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)斷面圖；
圖3為本發(fā)明的主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖4為本發(fā)明的主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)前視圖。
圖中：
1、主樁2、輔樁3、錨樁4、拉桿
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想是從結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)入手，設(shè)計(jì)不同的部件來分別滿足結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的穩(wěn)定要求和結(jié)構(gòu)后方土體的圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定要求，克服了傳統(tǒng)地連墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，不僅適用于地質(zhì)條件較好的場地，也能適用于地質(zhì)條件較差(例如淤泥層較厚)的場地；各組成部件功能區(qū)分明顯，輔樁用以抵抗土體的圓弧滑動(dòng)，主樁用以最終抵抗水平荷載，主輔樁分別設(shè)計(jì)，能夠節(jié)省造價(jià)、易于施工。
本發(fā)明主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)是主輔樁式地連墻結(jié)構(gòu)是，該結(jié)構(gòu)包括有主樁1、輔樁2、錨樁3、鋼拉桿4構(gòu)成的地連墻結(jié)構(gòu)，所述主樁1的長度大于輔樁2的長度，依據(jù)工程實(shí)際情況，輔樁2與主樁1長度之比為1/2～2/3，在相鄰兩根主樁1之間設(shè)置輔樁2，相鄰兩根主樁中心距約為3～6m，主樁1翼緣和輔樁2的鋼筋綁扎一起，在現(xiàn)澆混凝土?xí)r主輔樁形成連續(xù)墻結(jié)構(gòu)；主樁1和錨樁3通過鋼拉桿4連接。
所述主樁1截面為圓形或方形，輔樁2截面為矩形、錨樁3截面為圓形或方形或?yàn)檫B續(xù)錨定墻。
對于傳統(tǒng)地連墻前墻，其高度h的確定方法如下：第一步，計(jì)算出滿足踢腳穩(wěn)定的前墻高度h1；第二步，計(jì)算出滿足圓弧穩(wěn)定的前墻高度h2；第三步，計(jì)算前墻高度h＝max{h1，h2}。
對于本發(fā)明的主輔樁地連墻結(jié)構(gòu)，輔樁長度hs由圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算確定。主樁長度hk的確定方法如下：第一步，將輔樁上的水平荷載包括土壓力、地震力等傳遞給其相鄰的主樁；第二步，按照水平承載樁來計(jì)算確定主樁的高度hk。
根據(jù)上述分析知，輔樁長度hs＝h2,小于傳統(tǒng)地連墻高度h，經(jīng)計(jì)算輔樁長度hs與傳統(tǒng)地連墻高度h之比約為1/2～2/3。主樁的長度比傳統(tǒng)地連墻的高度僅僅增加約10％～25％，這是因?yàn)橹鳂?進(jìn)入的底層越深，地質(zhì)的力學(xué)特性就越好，能給主樁1提供更高的水平地反力，因而主樁1相對傳統(tǒng)地連墻的長度增加不是很多。
又由于輔樁2及傳統(tǒng)地連墻的厚度都與這兩者的長(高)度相關(guān)。長(高)度越大，所受水平力就越大，為滿足結(jié)構(gòu)自身強(qiáng)度要求的厚度也就就越大，經(jīng)計(jì)算分析輔樁厚度ts約為傳統(tǒng)地連墻厚度t的1/3～1/2。主樁1的截面厚度tk比傳統(tǒng)地連墻厚度t增加約為10％～25％。
主輔樁地連墻結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)地連墻所受的水平力包括土壓力、地震力等要小，即前者需要鋼拉桿4提供的拉力比后者小，因此主輔樁地連墻比傳統(tǒng)地連墻結(jié)構(gòu)需要的鋼拉桿4和錨樁截面都要小。
圖2-4所示實(shí)施例為港口工程的實(shí)例，碼頭面頂標(biāo)高5m，港池底標(biāo)高-5m。輔樁樁尖標(biāo)高-9m，即輔樁2的長度hs＝14m，輔樁2壁厚ts＝1m，單片輔樁寬3m；主樁樁尖標(biāo)高-26m，即主樁1長度hk＝31m，主樁1厚度為tk＝1.8m，主樁沿著地連墻方向?qū)?m；相鄰兩根主樁1間距4m，即凈距3m(亦即輔樁2寬度3m)；拉桿高程2m，鋼拉桿4直徑為75mm，間距4m布置；錨樁距離碼頭前沿線39m；錨樁3直徑為0.8m，壁厚12mm。
圖1是相同地質(zhì)條件下采用傳統(tǒng)地連墻結(jié)構(gòu)的實(shí)例。碼頭面頂標(biāo)高為5m，港池底標(biāo)高為-5m。地連墻底標(biāo)高為-23m，即墻高h(yuǎn)＝28m，壁厚t＝1.5m；拉桿高程2m，拉桿直徑為85mm，間距4m布置；錨樁距離碼頭前沿線39m；錨樁直徑為0.8m，壁厚12mm。錨樁直徑0,8m，壁厚14mm。
上述分別采用主輔樁地連墻結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)地連墻結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)列表如下：
表1主輔樁式地連墻與傳統(tǒng)地連墻關(guān)鍵參數(shù)對比
選取4m長度一個(gè)結(jié)構(gòu)段進(jìn)行比較，主輔樁地連墻工程量為1根主樁+1根輔樁，即31x1.8x1+14x1x3＝97.8m3；傳統(tǒng)地連墻4m前墻工程工程量為28x4x1.5＝168m3。采用主輔樁地連墻結(jié)構(gòu)能夠比傳統(tǒng)地連墻工程量節(jié)省約42％，此外鋼拉桿4和錨樁3的工程量皆有相應(yīng)的減小。
本實(shí)例證明了主輔樁地連墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，極具推廣和應(yīng)用價(jià)值。