桥梁桩基施工后不满足设计要求时的验算和处理

'第1期广东交通职业技术学院学报NO.12004年3月journalofguangdongcommunicationpolytechnicMarch.2004文章编号:1671-8496(2004)01-0020-03桥梁桩基施工后不满足设计要求时的验算和处理12陈宇，王宁（1.广东广韶高速公路有限公司，广东广州510420；2.广东省长大公路工程有限公司，广东广州510620）摘要：本文论述了桥梁桩基施工后在不满足设计要求的情况下，提出的验算和处理方法。关键字：桥梁桩基验算处理中图分类号：U445文献标识码：ACheckingComputationsandDisposalWhentheBasicConstructionoftheBridgeDoesn’tmeettheNeedoftheProject12CHENYu,WANGNing(1.GuangdongGuangshaoHighway.Ltd,Shaoguang510420,China;2.ChangDaroadandbridgelimitedcompanyofGuangdongprovince,Guangzhou510100,China)Abstract:Thisarticleisaboutthecheckingcomputationsanddisposalwhenthebasicconstructionofthebridgedoesn’tmeettheneedoftheproject.Keyword:Bridge;Basic;Checking-computations;Disposal1引言京珠国道是北京至珠海的国家重点工程，是北京至珠海国道主干线，系首都北京连接华中、华南的主骨架公路，其中粤境汤塘至太和段作为京珠国道主干线的重要组成部分，北接甘塘至汤塘终点，通过粤北、湖南、湖北、河南、河北等地往北至北京，南接广州至珠海，在广东省乃至我国中南部地区公路网中的地位十分重要。汤太段，起于汤塘（K251+900），经龙潭、鳌头、民乐、棋杆、神岗、北兴、钟落潭、良田至太和（K301+140），全长55.232公里，工程概算2197770453元，工期4年。2平坦中桥概况平坦中桥（K259+116.5）位于汤太段龙潭境内，上构为3-13米预应力空心板，下部桥台为U型桥台##配扩大式基础。1、2墩采用柱式墩配桩基，设计要求桩基嵌岩不少于1米，桥台扩大基础座落在砂砾粘性土层，设计要求基底承载力需达到250KPa以上。3地质情况根据地质钻探报告，平坦中桥地质情况，由上而下依次为砂砾粘性土、粘性土、强风化花岗岩、弱风化花岗岩。4施工情况####平坦中桥1、2墩设计为钻孔灌注桩，设计桩径ö1.2米，1墩桩长16.5米，2墩桩长18米，其中##1、2、墩桩基在施工过程中，施工单位以设计桩长和泥浆循环渣样作为终孔依据，而忽略了钻桩过程收稿日期：2004-01-13作者简介：陈宇(1974-)，男，助理工程师研究方向：桥梁施工20 第1期广东交通职业技术学院学报NO.12004年3月journalofguangdongcommunicationpolytechnicMarch.2004中的进尺速度。虽然所有钻孔桩均达到设计标高，但经桩基检测证实，桩底持力层软弱，未达到嵌岩1米的设计要求。5处理方案在这种情况下，如报废原有桩基，重新补钻或改用其它形式的基础处理方案，一则会增加工程造价，二则会影响工期。因此，考虑到该桩桩长18米，从实际出发，按现有桩长重新计算，看能否按摩擦桩计算满足受力要求。#1墩：桩长16.5米A、现有桩长能提供承载力（按摩擦桩计算）[P]=1/2uΣliτi+ëm0A[(δ0)+k2r2(h-3)]其中：λ=0.7；m0=0.7；δ0=500kPa；k2=1.5；r2=17。2[P]=1/2×1.2×π×(2.5×50+10.5×50+3.5×80)+0.7×0.7×π/4×1.2×[500+1.5×17×(16.5-3)]=2221（KN）B、桩底反力活载：712KN，恒载：2×571.5KN，帽梁：173.5KN，墩身反力:98KN，桩身自重（取1/2）：233KNΣP=712+2×571.5+173.5+98+233=2360（KN），[P]<ΣP，故磨擦桩不能满足要求。从以上计算可看出，虽然摩擦桩不能满足要求，但两者相差较小，即（2360-2221）/2360×100%=5.9%。基础处理时采用适当的加强措施也能满足桥梁受力需要。现按复合式基础，即按扩大基础+桩基础考虑受力情况。根据地质报告，平坦中桥桥墩基础下卧于砂砾粘性土，提供承载力[δ0]=200～250kPa之间，初步处理方案采取扩大基础底面、平面尺寸为15.71×3.8米，扩大基础厚2米，与桩基础（桩头破开2米）相连。15.71mA、横桥向考虑汽车偏载：P1=1414.5(KN)P2=1414.5(KN)P3=2126.5(KN)3.8mM=(2126.5-1414.5)×6.775×1.4=6733.4KN·M223W=1/6ab=1/6×3.8×15.71=156.3mδmax=N/A+M/W=(4955.5×1.3)/(15.71×3.8)+6733.4/156.3=151kPa<[δ0]B、顺桥向考虑汽车制动力一辆重车30%：P=550×0.3=165(KN)1号墩与2号墩高度相近,故1号墩取P/2=82.5KN223M=82.5×(6.5+2)×1.4=982KN，W=1/6ab=1/6×15.71×3.8=37.81(m)δmax=N/A+M/W=(1414.5×3×1.2+712×3)/(15.71×3.8)+982/37.81=147(kPa)<[δ0]221/2221/2由以上计算可看出,应力最不利点应为：δ=（δ1+δ2）=（147+151）kPa=210.7kPaC、复合式地基最小承载力验算：取最小值δ0=200KPa桩由于埋置深度较大，故桩底[σ]=[δ0]+k1r1(b-2)+k2r2(h-3)=200KPa+2.5×19×(16.5-3)=841KPa考虑桩底反力与扩大基础组合作用22[δ]=[200×(15.71×3.8-π÷4×1.2×3)+841×π÷4×1.2×3]÷(15.71×3.8)=236.4KPa即按照最小地基承载力[ä0]=200KPa，通过桩基加深，复合式基础能满足结构受力需要，同时由于采用复合式结构，对基础沉降具有较好抵抗作用，经计算，基础沉降能满足要求，故按复合式基础考虑是可行的。#2墩：桩长18米A、现有桩长能提供承载力（按摩擦桩计算）[P]=1/2uΣliτi+λm0A[(δ0)+k2r2(h-3)]，其中λ=0.7；m0=0.7；δ0=500kPa；k2=1.5；r2=17。2故[P]=1/2×1.2×π×(2.5×50+10.5×50+5×80)+0.7×0.7×π/4×1.2×[500+1.5×17×(18-3)]=2468(KN)B、桩基底反力（下接第4页）21 第1期广东交通职业技术学院学报NO.12004年3月journalofguangdongcommunicationpolytechnicMarch.2004影响带，属储水构造，地下水类型为基岩裂隙水，对隧道洞身具有承压性。隧道内部分地段路面有地下水渗出，北行比南行严重，特别是断层破碎带附近尤为突出，对行车安全存在一定影响。鉴于隧道已建成通车，其他降低路面地下水位的有效方法难以实施，确定了采取在隧道两侧排水沟底钻孔排水降压底处理方案。钻孔直径采用130mm，孔深按5.0m。钻孔下部4.8m深回填2～3cm碎石，顶部20cm采用透水土工布制成Ö130mm袋装粗砂填塞。孔位布置如下：1）北行隧道共布孔276个如下：ZK129+124渗水点附近：在ZK129+116～ZK129+136范围内两侧每隔2.0m布钻孔一个，共22个钻孔；、ZK129+544～ZK129+740有两处出水地段，其中ZK129+544～ZK129+634为断层破碎带，ZK129+655～ZK129+740为断层上盘影响带，两处地下冒水比较严重。在ZK129+530～ZK129+760范围两侧每隔2.0m布设钻孔一个，共232个；、ZK129+853渗水点附近在ZK129+841～ZK129+861范围内两侧每隔2.0m布设钻孔一个，共22个。2）南行隧道共布设钻孔168个如下：、南行YK130+196～YK130+216、YK130+396～YK130+416、YK130+635～YK130+655有3个渗水点，3处渗水较轻微，在3处每隔2.0m布设钻孔一个，共计66个；在YK130+450～YK130+600断层破碎带范围内，每隔3.0m布设钻孔一个，共102个；3）南北行共计钻孔444个，在钻孔过程中部分地段出水严重，钻孔后仍有地下水排出，因此进行了加深处理，共计钻深2235米。钻孔前后隧道排水量测量表处理方案确定后，营运管理处组织施工单位进场施工，为3排水量（m/日）百分比位置检测渗水处理效果，施工单位在施工中作了简易水文观测，从钻孔前钻孔后（%）观测资料分析，原路面渗水点经过处理后情况有了明显底改善。北行左侧115.78156.7335.33北行右侧22.1254.86148北行隧道边沟排水量施工前为137.9m/日，施工处理后提高到北行小计137.9211.5953.43211.59m/日，上升了53.4％；南行隧道边沟排水量施工前为南行左侧384826.333104m/日，施工处理后排水量提高到128m/日，上升了23.1％。南行右侧668021.2南行小计10412823.1从现场来看，原路面渗水比较严重的地段已明显没有渗水，原渗水点地段已呈现干燥状，说明排水孔已截断了地下水向路面排出的路径，对地下水起到了较好的疏通和降压作用。对隧道内路面渗水的处理，采用边沟钻孔疏通及降低水压无疑是一个即经济又有实效的方法。钻孔后隧道内路面基本干燥，但不排除有客车空调水及货车车轮降温水潮湿路面。同时，路面交通事故不可能完全避免，虽然宝林山隧道内的行车环境已经得到很大的改善，但车辆机械故障或司机疲劳驾驶、操作不当、超限运输等仍是交通事故发生的主要原因，要从根本上解决问题，仍需要社会各界的理解和支持。参考文献：[1]夏越超.公路养护与管理手册.北京：人民交通出版社，1997（上接第21页）2①墩顶反力：活载712KN；恒载：2×571.5KN；帽梁：173.5KN；②墩身反力：ð/4×1.0×5×25=98(KN)；2③桩自重（取1/2）：1/2×ð/4×1.2×18×25=254（KN）ÓP=712+2×571.5+173.5+98+254=2381(KN)，故[P]>ÓP，桩按磨擦桩计算能满足要求，故可按摩擦桩方案处理。但为避免桩身不均匀沉降产生负弯矩，使帽梁开裂，应在桩柱交接处加设系梁，并加强交接处的钢筋布置，以增加桩的整体性。6处理效果##1、2墩桩基处理方案确定并实施后，经检测重新评定为Ⅰ、Ⅱ类桩，现已架梁。至今，通过观测，此桥桩基础处理后情况稳定，并未出现沉降等不利情况，效果良好。4'