樁基偏位處理方案及驗(yàn)算

樁基偏位處理方案及驗(yàn)算摘要：提出某斜橋樁基偏位后的處理方案，在不改變上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的情況下，對(duì)錯(cuò)位樁基增設(shè)連梁和橫梁，能較好的糾正樁基偏位現(xiàn)象，滿足樁的強(qiáng)度要求，保證全橋穩(wěn)定性，并對(duì)最大偏位樁的承載力、樁身強(qiáng)度及裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算，為同類工程提供參考。關(guān)鍵詞：樁基偏位；橫梁；連梁引言伴隨著我國(guó)交通事業(yè)的蒸蒸日上，橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展和生產(chǎn)施工工藝的提高，在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中，樁柱結(jié)合式墩臺(tái)越來越多。在這種橋墩臺(tái)施工過程中，對(duì)樁基的偏位限制較嚴(yán)（對(duì)于不等直徑樁柱結(jié)合式橋墩臺(tái)，樁位偏差不超過50mm[1]），由于施工處理不當(dāng)、測(cè)量放線差錯(cuò)、沉樁工藝不良、地質(zhì)情況復(fù)雜等原因，造成橋墩臺(tái)特別是基樁偏斜的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。橋墩臺(tái)樁基有別于民用建筑的樁基，其直徑大、造價(jià)高、工期要求較緊、施工條件差和難度大。當(dāng)出現(xiàn)較大偏差時(shí)，在原位繼續(xù)成樁，施工難度更大，因此偏斜后的基樁的處理顯得非常重要。樁偏位和傾斜對(duì)整座橋梁會(huì)產(chǎn)生十分不利的影響，必須進(jìn)行處理，否則可能造成整座橋梁樁基的失穩(wěn)。如果處理得當(dāng)就會(huì)較大程度地挽回經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)整座橋梁不會(huì)產(chǎn)生有害影響。樁基偏斜后常用的處理方法有補(bǔ)樁法、擴(kuò)大承臺(tái)法等。工程概況某斜橋?yàn)殡p幅橋（斜度15°），橋面寬度為凈21+2x4.5m。上部結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支板橋，橋跨布置為4（跨）x12m，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺(tái)，樁徑1.2m，柱徑1.0m，系梁斷面為1x1m，樁基采用鉆孔灌注樁。由于地質(zhì)條件復(fù)雜等原因，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)實(shí)際施工樁位與原設(shè)計(jì)樁位存在較大偏位，其樁位平面如圖1所示，各樁偏移具體值如表1所示。x表示x方向偏移量，y表示y方向偏移量，表示總偏移量。由表中可看出：除17#、19#和20#號(hào)樁偏移量未超過5cm外，其余均超過5cm，最大偏移值達(dá)到34cm（13#樁）。由于樁位偏移后，同排樁不在同一直線上，使得原橫系梁受力趨于復(fù)雜，故需加強(qiáng)原橫系梁，特別要加大樁柱接頭處橫系梁尺寸。同時(shí)順橋向的偏移量x比較大，7#、10#、12#、13#、18#樁x均超過20cm，為保證橋梁順橋向的穩(wěn)定性，增強(qiáng)這些樁的整體性，使它們共同受力，需在這些樁頂處增設(shè)順橋向連梁。樁位的偏移將在樁基中產(chǎn)生較大的偏心彎矩，故須對(duì)樁基進(jìn)行重新評(píng)估。圖1樁位平面布置圖（尺寸單位：cm）樁位偏移量表（單位：cm）表1注：總偏移量處理方案為了有效地對(duì)該橋樁基進(jìn)行處理，提高其順橋向和橫橋向的整體性，使得樁基在偏心荷載作用下產(chǎn)生的彎矩分散承擔(dān)和減小，故提出如下處理方案（圖2）：增設(shè)1號(hào)?6號(hào)橫梁；A型、B型及C型連梁；墩柱中心仍處在原設(shè)計(jì)位置。圖2處理方案示意圖（尺寸單位：cm）3.1橫梁和連梁橫梁增強(qiáng)了同排樁柱之間的橫向聯(lián)系，其高度取120cm，寬度取80cm，縱向主筋采用24根直徑為22mm的HRB335鋼筋，箍筋采用直徑為10mm的R235鋼筋，間距為20cm，加密處間距為10cm。連梁增強(qiáng)了樁柱之間的順橋向聯(lián)系，由于順橋向樁基偏移量較大，距離較長(zhǎng)，故連梁尺寸有所增加，其高度取120cm，寬度取100cm，縱向主筋采用28根直徑為22mm的HRB335鋼筋，箍筋采用直徑為10mm的R235鋼筋，間距為20cm，加密處間距為10cm。3.2樁柱接頭部位樁柱接頭部位是本橋的關(guān)鍵之處，這一部分的處理直接關(guān)系到整座橋梁的穩(wěn)定性好壞。施工中應(yīng)特別注意混凝土的密實(shí)和強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，接頭部位（即橫梁和連梁的端頭）混凝土必須能夠外包實(shí)際施工樁和柱，并保證最小外包厚度為20cm，其厚度為120cm，接頭部位與橫聯(lián)和連梁采用弧形連接。每個(gè)接頭部位箍筋采用直徑為10mm的R235鋼筋，間距為10cm，短鋼筋采用24根直徑為16mm的HRB335鋼筋，上下表面還需設(shè)間距為10cm的鋼筋網(wǎng)(鋼筋直徑為10mm的R235鋼筋)。由于接頭部位墩柱圓心與實(shí)際施工樁基圓心有錯(cuò)位，因此墩柱鋼筋無法與實(shí)際施工樁基鋼筋焊接，但必須確保墩柱鋼筋和實(shí)際施工樁鋼筋深入接頭部位110cm。在原樁頭需植筋，植筋前在原樁頭鉆15個(gè)直徑3cm的眼(深30cm),內(nèi)灌入環(huán)氧樹脂，再將短鋼筋插入。其示意圖如圖3所示。樁基驗(yàn)算為驗(yàn)算處理后的樁基能否滿足成橋時(shí)的受力要求，需對(duì)樁基進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算針對(duì)順橋向偏位最大的13#樁進(jìn)行。4.1樁頂力計(jì)算13#樁承臺(tái)底受力計(jì)算結(jié)果如下：恒載及活載作用下豎向力N=1700KN由溫度、汽車制動(dòng)引起的水平力Q=104.6KN由豎向力及水平力產(chǎn)生的彎矩M=1058KN?m。4.2承載力驗(yàn)算13#樁樁長(zhǎng)29m，樁徑1.2m。在最低沖刷線以下，按樁身自重的一半作為計(jì)算重力，在驗(yàn)算樁承載力時(shí)，不用分項(xiàng)系數(shù)方法，而是用單一安全系數(shù)的方法。故樁的容許承載力按規(guī)范計(jì)算如下［2］：以上驗(yàn)算表明樁承載力滿足要求。4.3樁身強(qiáng)度和裂縫驗(yàn)算用m法求最大彎矩［2］：樁的計(jì)算寬度b1=Kf(d+1)=0.9(1.2+1)=1.98m樁的變形系數(shù)樁的換算深度，所以按彈性樁計(jì)算。沖刷線處力為：P0=1700+121.5=1821.5KN；Q0=104.6KN；M0=1058+324.3=1382.3KN?m。用公式計(jì)算得沖刷線以下Z=1.4m處彎矩最大，該處彎矩，該處軸向力。樁身混凝土標(biāo)號(hào)為C20，截面配筋為24根直徑25mm的HRB335鋼筋，取,，，，，，計(jì)算長(zhǎng)度，偏心距增大系數(shù)，，根據(jù)公式，假定=0.41時(shí)，查得系數(shù)A=0.8966,B=0.5519,C=-0.4273,D=1.8878，計(jì)算得最近似符合。故裂縫寬度驗(yàn)算依據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD62-2004)[3]最大彎矩處截面受拉區(qū)外緣鋼筋應(yīng)力為：最大裂縫寬度為：以上計(jì)算分析表明，增加橫梁和連梁以后，樁身強(qiáng)度裂縫寬度仍能滿足要求。5施工注意事項(xiàng)新設(shè)計(jì)的橫梁及連梁頂面與原設(shè)計(jì)的系梁頂面在同一個(gè)標(biāo)高上；原樁柱鋼筋連接處的樁基箍筋及墩柱箍筋不能省略，施工橫梁及連梁時(shí)，應(yīng)注意預(yù)埋墩柱鋼筋，只有待橫梁及連梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上時(shí)，方可施工墩柱；上部空心板吊裝時(shí)，務(wù)必注意：空心板吊裝應(yīng)從半幅橋的中心開始往左右兩側(cè)進(jìn)行，不能將一孔空心板全部吊裝完畢后，再吊裝相鄰孔的空心板。正確的做法是：一孔空心板吊裝一半的塊數(shù)后，再吊裝鄰孔的空心板，如此進(jìn)行，直至吊裝完成。結(jié)語(yǔ)由以上處理方案及分析驗(yàn)算表明，在不改變上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的情況下，對(duì)錯(cuò)位樁基增設(shè)連梁和橫梁，能較好的糾正樁基偏位現(xiàn)象，滿足樁的強(qiáng)度要求，保證全橋穩(wěn)定性。參考