1、桩基偏位处理方案及验算摘要:提出某斜桥桩基偏位后的处理方案,在不改变上部结构设计施工的情况下,对错位桩基增设连梁和横梁,能较好的纠正桩基偏位现象,满足桩的强度要求,保证全桥稳定性,并对最大偏位桩的承载力、桩身强度及裂缝宽度进行验算,为同类工程提供参考。 关键词:桩基偏位;横梁;连梁 中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号: 引言 伴随着我国交通事业的蒸蒸日上,桥梁结构计算理论的发展和生产施工工艺的提高,在现代桥梁设计中,桩柱结合式墩台越来越多。在这种桥墩台施工过程中,对桩基的偏位限制较严(对于不等直径桩柱结合式桥墩台,桩位偏差不超过 50mm1) ,由于施工处理不当、测量放线差错、沉桩
2、工艺不良、地质情况复杂等原因,造成桥墩台特别是基桩偏斜的现象时有发生。桥墩台桩基有别于民用建筑的桩基,其直径大、造价高、工期要求较紧、施工条件差和难度大。当出现较大偏差时,在原位继续成桩,施工难度更大,因此偏斜后的基桩的处理显得非常重要。桩偏位和倾斜对整座桥梁会产生十分不利的影响,必须进行处理,否则可能造成整座桥梁桩基的失稳。如果处理得当就会较大程度地挽回经济损失,对整座桥梁不会产生有害影响。桩基偏斜后常用的处理方法有补桩法、扩大承台法等。 工程概况 某斜桥为双幅桥(斜度 15),桥面宽度为净 21+24.5m。上部结构为简支板桥,桥跨布置为 4(跨)12m,下部结构采用桩柱式墩台,桩径 1.
3、2m,柱径 1.0m,系梁断面为 11m,桩基采用钻孔灌注桩。 由于地质条件复杂等原因,导致施工中出现实际施工桩位与原设计桩位存在较大偏位,其桩位平面如图 1 所示,各桩偏移具体值如表 1 所示。x 表示 x 方向偏移量,y 表示 y 方向偏移量,表示总偏移量。由表中可看出:除 17、19和 20号桩偏移量未超过 5cm 外,其余均超过5cm,最大偏移值达到 34cm(13桩) 。 由于桩位偏移后,同排桩不在同一直线上,使得原横系梁受力趋于复杂,故需加强原横系梁,特别要加大桩柱接头处横系梁尺寸。同时顺桥向的偏移量 x 比较大,7、10、12、13、18桩 x 均超过20cm,为保证桥梁顺桥向的
4、稳定性,增强这些桩的整体性,使它们共同受力,需在这些桩顶处增设顺桥向连梁。桩位的偏移将在桩基中产生较大的偏心弯矩,故须对桩基进行重新评估。 图 1 桩位平面布置图(尺寸单位:cm) 桩位偏移量表(单位:cm) 表 1 注:总偏移量 处理方案 为了有效地对该桥桩基进行处理,提高其顺桥向和横桥向的整体性,使得桩基在偏心荷载作用下产生的弯矩分散承担和减小,故提出如下处理方案(图 2):增设 1 号6 号横梁;A 型、B 型及 C 型连梁;墩柱中心仍处在原设计位置。 图 2 处理方案示意图(尺寸单位:cm) 3.1 横梁和连梁 横梁增强了同排桩柱之间的横向联系,其高度取 120cm,宽度取80cm,纵
5、向主筋采用 24 根直径为 22mm 的 HRB335 钢筋,箍筋采用直径为10mm 的 R235 钢筋,间距为 20cm,加密处间距为 10cm。 连梁增强了桩柱之间的顺桥向联系,由于顺桥向桩基偏移量较大,距离较长,故连梁尺寸有所增加,其高度取 120cm,宽度取 100cm,纵向主筋采用 28 根直径为 22mm 的 HRB335 钢筋,箍筋采用直径为 10mm 的R235 钢筋,间距为 20cm,加密处间距为 10cm。 3.2 桩柱接头部位 桩柱接头部位是本桥的关键之处,这一部分的处理直接关系到整座桥梁的稳定性好坏。施工中应特别注意混凝土的密实和强度要达到设计要求,接头部位(即横梁和连
6、梁的端头)混凝土必须能够外包实际施工桩和柱,并保证最小外包厚度为 20cm,其厚度为 120cm,接头部位与横联和连梁采用弧形连接。每个接头部位箍筋采用直径为 10mm 的 R235 钢筋,间距为 10cm,短钢筋采用 24 根直径为 16mm 的 HRB335 钢筋,上下表面还需设间距为 10cm 的钢筋网(钢筋直径为 10mm 的 R235 钢筋)。 由于接头部位墩柱圆心与实际施工桩基圆心有错位,因此墩柱钢筋无法与实际施工桩基钢筋焊接,但必须确保墩柱钢筋和实际施工桩钢筋深入接头部位 110cm。在原桩头需植筋,植筋前在原桩头钻 15 个直径3cm 的眼(深 30cm), 内灌入环氧树脂,再
7、将短钢筋插入。其示意图如图 3所示。 桩基验算 为验算处理后的桩基能否满足成桥时的受力要求,需对桩基进行验算,验算针对顺桥向偏位最大的 13桩进行。 4.1 桩顶力计算 13桩承台底受力计算结果如下: 恒载及活载作用下竖向力 N=1700KN 由温度、汽车制动引起的水平力 Q104.6KN 由竖向力及水平力产生的弯矩 M1058KNm。 4.2 承载力验算 13桩桩长 29m,桩径 1.2m。在最低冲刷线以下,按桩身自重的一半作为计算重力,在验算桩承载力时,不用分项系数方法,而是用单一安全系数的方法。故 桩的容许承载力按规范计算如下2: 以上验算表明桩承载力满足要求。 4.3 桩身强度和裂缝验
8、算 用 m 法求最大弯矩2: 桩的计算宽度 b1=Kf(d+1)=0.9(1.2+1)=1.98m 桩的变形系数 桩的换算深度,所以按弹性桩计算。 冲刷线处力为: P0=1700+121.5=1821.5KN;Q0=104.6KN;M0=1058+324.3=1382.3KNm。 用公式计算得冲刷线以下 Z1.4m 处弯矩最大,该处弯矩,该处轴向力。 桩身混凝土标号为 C20,截面配筋为 24 根直径 25mm 的 HRB335 钢筋,取,, , , ,,计算长度,偏心距增大系数, ,根据公式,假定 0.41 时,查得系数A0.8966,B0.5519,C-0.4273,D1.8878,计算得
9、最近似符合。 故 裂缝宽度验算依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)3 最大弯矩处截面受拉区外缘钢筋应力为: 最大裂缝宽度为: 以上计算分析表明,增加横梁和连梁以后,桩身强度裂缝宽度仍能满足要求。 5 施工注意事项 新设计的横梁及连梁顶面与原设计的系梁顶面在同一个标高上; 原桩柱钢筋连接处的桩基箍筋及墩柱箍筋不能省略,施工横梁及连梁时,应注意预埋墩柱钢筋,只有待横梁及连梁混凝土强度达到设计强度的 90%以上时,方可施工墩柱; 上部空心板吊装时,务必注意:空心板吊装应从半幅桥的中心开始往左右两侧进行,不能将一孔空心板全部吊装完毕后,再吊装相邻孔的空心板。正确的做法是:一孔空心板吊装一半的块数后,再吊装邻孔的空心板,如此进行,直至吊装完成。 结语 由以上处理方案及分析验算表明,在不改变上部结构设计施工的情况下,对错位桩基增设连梁和横梁,能较好的纠正桩基偏位现象,满足桩的强度要求,保证全桥稳定性。 参考文献 1 公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004). 北京: 人民交通出版社,2004. 2 公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007). 北京: 人民交通出版社,2007. 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004). 北京: 人民交通出版社,2004.