钢管桩框架稳定分析详解

安造垸溃口抢堵采用了钢管桩框架土石混合坝技术，由于人们对它的应用条件和工作原理认识欠清，致使实际使用效果不好。

应当指明，钢管桩框架土石混合坝主要是靠自身重量的作用而获得整体稳定的；钢管桩框架的作用主要是使抛投入水的大量块石或砂卵石袋不致散落流失而能堆压在一起。由于各处溃口地基状况不一，地基土的承载能力不一，桩打入地基的深度不一，而使得钢管桩框架发挥的抗滑作用差别很大。因此，不论是永久性还是临时性工程，钢管桩框架对于混合坝的稳定一般只能作为辅助安全裕度考虑。在抢险应急时，可短时间内（1～2h）利用一下。

在安造垸溃口采用的钢管桩长6～8m，而实测出最大水深超过8～10m，所以又临时焊接了一部分长12m的钢管。在钢管桩打入地基土中一般也只有1．0～1．5m；甚至在离溃口堤端远处有的桩打入深度小于1m，或根本没有打入土中而悬挂在水中，其稳定效果肯定是不好的。可以借用一个受水平荷载的单桩允许最大值的近似公式来定性的分析说明有关尺寸数据的相互关系。上端自由的刚性垂直圆木桩所许可承受的最大水平荷载为

式中　Pmax——上端自由的刚性垂直圆木桩可承受最大水平荷载，kg；

　　　d——桩的直径，m；

　　　a——水平合力至地基面的距离，m；

　　　h——桩打入深度，m；

　　　γ——地基土的湿密度，kg/m3；(www.xing528.com)

　　　Pmax——上端自由的刚性垂直圆木桩所许可承受的最大水平荷载，kg。

如图4-29所示。a越大，Pmax越小；h越大，Pmax则越大；d越大，Pmax越大。假定一组与本例情况相近的数据：a＝2，h＝1，d＝0．05，γ＝1950kg/m3，φ＝22°，m＝3736，则

由式（4-18）可以看出，一近似估算结果表明，单桩所能承受的许可最大水平荷载很小。即使考虑到框架的整体作用，混合坝挡水后，进行内力重新分配，所能增加的承载分量也是不大的。鉴于种种不确定因素，无法收集到各种数据，所以不能再作深一步的定量分析计算。

图4-29　单桩受水平荷载情况图

对于从溃口堤端内就开始打钢管桩，试图增加框架入水后的整体拉力，其效果也是不好的。由于水平用卡扣连接的钢管长也只有6～8m，致使框架抗水平向弯折力也是很小的。特别应当指出的，对于像安造垸溃口处的地基土，主要以细粉砂壤土为主，每打下一根桩，便扰动相当桩直径10倍左右的周围的地基土，由于打入时的震动而松动，更易被水流冲刷带走。靠增加钢管桩的密度来增加抗滑稳定是有限度的；对于安造垸溃口情况，再加密使桩距小于1m，可能还会带来反向的作用。