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时间:2018-10-21
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1、微型桩在桥梁中的应用与施工【】随着我国社会经济的快速发展,微型桩在桥梁中的应用也越来越重要。本文以某大桥基础的加固实例,主要对微型桩的构造、施工方法及在建筑行业应用的概况,分析了微型桩在路桥工程中的应用。 【关键词】微型桩特点基础加固设计施工 概括 该大桥是某省道118线太平场路段的一座大桥,桥宽为23m,上部构造为9×16m等跨钢筋混凝土T形梁桥,总长为148.04m。下部构造为3柱式墩、台,钻孔灌注桩基础。设计荷载为:汽车-20级,挂车-100。该桥建于20世纪90年代初,建成后,由于上下游河床长期人工取砂,经多年的水流冲刷,河床下降严重。据实地调查,除1号、
2、8号墩因位于河岸上,未见严重冲刷外,该桥2~7号桥墩均有不同程度的冲刷现象,尤其6号、7号墩冲刷最为严重,与原施工图比较,河床位置下降近4m。 1、大桥加固设计及微型桩施工流程 该桥原设计的桥墩桩基横系梁是埋于河床下的,现横系梁已普遍露出河床2~4m。被冲刷后外露的桩基,部分表面混凝土剥落,钢筋外露锈蚀。较早前,经有关部门检测,该桥上部构造及总体承载能力尚可。但是,由于该桥河床下4~5m为易于冲刷的砂砾层,若河床进一步冲刷,桩基钢筋进一步氧化锈蚀,势必严重削弱桥梁的承载能力,进而影响桥梁的整体稳定。为保证桥梁的正常使用,必须对桥墩进行加固。具体措施是:桥墩每个桩采用
3、4根<30cm的微型桩,对2~7号桥墩进行加固。 1.1、加固设计 某大桥桥墩原设计的桩基,为3桩式单排钻孔灌注桩,单桩直径为1.2m,桩身穿过2~4m的粉质粘土层和4~5m砂砾层,桩尖支承于风化泥岩之中。桩基平均长度为14m,每个桥墩均设置了横系梁。 (1)原桥墩受力分析。 单跨T形梁恒载为289.3t,二期恒载为99.9t,控制设计的活载反力为210.5t,盖梁恒载84.5t,系梁恒载为48.2t,单根φ1.0m的立柱恒载为8t。则原桥墩平均每根桩应承受的竖向外力为: PP=(289.399.9210.584.548.2)/38=252.1t。 考虑到桥
4、墩的偏载,单桩须承受的最大竖直荷载为:Pmax=352.9t。 (2)现桥墩单桩竖向容许承载力分析。 按河床冲刷较为严重的7号桥墩考虑,原设计桩长为14.4m,已被冲刷4m,按继续冲刷3m计算,现有桩基入土长度L=14.4-7=7.4m,按《公路桥涵地基与基础设计规范》(以下简称“桥基规”)的摩擦桩公式计算,则: [P]桩=0.5(U·L·TPA·QR)式中:U为桩周长度;TP为桩侧土平均极限摩阻力;L为桩的有效入土长度。根椐桥位地质情况,按“桥基规”的规定取值并计算得U=3.77m,A=1.13m2,QR=662.48kPa,TP=100.54kPa,则: [
5、P]桩=0.5×(3.77×7.4×100.541.13×662.48)=1776kN≈178t。 (3)承台及传力锚设计。 承台平面尺寸为2.6m×3.0m,厚度为1.4m,承台顶面基本与河床平。微型桩伸入承台20cm,微型桩的钢管骨架伸入承台50cm。承台构造见图1所示。 图1微型桩基础加固构造单位:cm 考虑到微型桩通过承台与旧桩一起共同承担桥墩荷载,为使微型桩与旧桩基能够紧密合作,承台与旧桩相接处,旧桩四周植入钢筋,并与承台底和承台顶的钢筋焊接。此外,承台至原桩基横系梁之间的高度段,将桩径1.2m的旧桩扩大至1.6m,并在桩周按普通钻孔灌注桩配置
6、钢筋,纵向钢筋伸入承台内,在原桩的四周植入钢筋并与新设的纵向钢筋相接。使新增纵筋、旧桩植筋和承台钢筋一起,形成锚块骨架。新增截面混凝土与承台浇筑成整体,形成锚块。锚块构造见图2所示。 图2微型桩与原有桩基的连接锚块构造单位:cm (4)微型桩设计。 考虑用微型桩补充原桥墩桩基的不足,并使原桩基与微型桩共同承受桥墩竖向荷载。按桥墩单桩最大外力和最不利冲刷情况考虑,原桥墩每根桩设置4根微型桩,若平均每根微型桩要承担的外荷载为P′,则有:P′=(Pmax-[P]桩)/4=(352.9-178)/4=43.72t,考虑偏载后Pmax′=61.2t。 微型桩的桩径采用
7、φ30cm,考虑到微型桩的口径较小,忽略桩尖承载力,按摩擦桩计算,若每根微型桩的有效入土深度为L′,则有:L′=2Pmax′/U.TP 因微型桩施工是采用压力注浆,尤其对于砂砾土及风化岩而言,实际注浆量与理论注浆量之比可达2.1~3.5,这意味着微型桩注浆后,多余的浆液将在桩周形成“桩瘤”,或进入桩周土层,对土层起固结作用,使桩周土的极限摩擦力增大。根据河床工程地质情况,按规范中关于摩擦桩的有关规定,并取大值计算得TP=168.8kPa,U=0.942m,则可算得微型的有效长度:L′=7.7m,取8m。考虑3m的冲刷深度,则微型桩的实际
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