在邊坡支護中處于同一平面的前樁與后樁之間用剛性節(jié)點和剛性橫梁聯(lián)成的一個整體單元,叫做剛架,是三次超靜定結(jié)構(gòu)。不設(shè)錨桿或支撐,將其用于深基坑或超深基坑的邊坡支護,叫剛架護坡。與常用的懸臂樁和錨拉樁相比,剛架護坡樁具有下列特點:
1. 剛架的頂部為剛性節(jié)點,樁梁之間不能相互轉(zhuǎn)動,可以抵抗彎矩。在底部不插入土中的情況下,兩榀以上剛架可以組成一個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
2. 剛架可以隨下端支承情況的變化自動調(diào)整其上、下端的彎矩,同時可以自動調(diào)整結(jié)構(gòu)各部分內(nèi)力,以適應(yīng)復雜多變、荷載作用位置模糊的邊坡支護問題,并可以充分發(fā)揮材料的作用,縮小樁徑和減少鋼筋,達到節(jié)約的目的。懸臂樁和錨拉樁都不具備這兩種功能。
3. 剛架護坡樁的抗煩覆能力強,它靠基坑以下的樁前土(穩(wěn)定土體)的被動土壓力和剛架插入基坑部分的前樁抗壓、后樁抗拔所形成的力偶來抵抗傾覆力矩,同時剛架上端的剛性節(jié)點也增加了剛架的抗傾覆能力。而懸臂樁是靠樁插入基坑部分的樁前的被動土壓來抵抗傾覆力矩,錨拉樁是靠樁前的被動土壓和插入一側(cè)凌空土體的錨桿的抗拔來抵抗傾覆力矩,它們都比剛架的抗傾覆能力小。
到目前為止,剛架護坡樁的最大支護深度已達13.5m,嵌固深度僅3m,而實測樁頂位移僅4mm.
用剛架護坡樁在一定范圍內(nèi)代替懸臂式單樁,可降低材料用量30%以上;代替錨拉樁則可克服其不足,并節(jié)約造價5%以上,在不能采用錨桿的工程場地和地質(zhì)條件下剛架護坡樁更顯示出獨特的優(yōu)越性。
剛架護坡樁邊坡支護技術(shù)在國內(nèi)外均屬首次研究和應(yīng)用。它利用超靜定剛架結(jié)構(gòu)隨支撐條件及荷載條件的變化而自動調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力的特性,解決邊坡支護問題,具有適應(yīng)性強、安全度高、節(jié)約材料、施工方便等多種優(yōu)點。該項目通過理論分析建立的計算模式及編制的計算機程序,計算簡捷、快速,數(shù)據(jù)可靠,可對不同開挖深度、不同地質(zhì)條件、各種土壓力、地面荷載、水壓力作用下的剛架進行設(shè)計,并繪制投標方案圖及配筋圖。其設(shè)計原理和計算方法不僅適用于深基坑開挖的邊坡支護設(shè)計,還可用于道路、碼頭、堤壩、橋梁、山體滑坡的邊坡支護設(shè)計,具有廣泛的實用價值。