公路桥梁钻孔灌注桩设计与施工要点研究.pdf
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1、总657期2023年第27期(9月 下)0 引言钻孔灌注桩的变形机理复杂,如果设计方案和施工技术选择不合理,可能导致桥梁在运营期间因不均匀沉降,造成巨大的经济损失和人员伤亡。鉴于此,国内外很多学者借助现场试验、数值模拟等手段研究了钻孔灌注桩的设计和施工方法,比如刘志成1对某山区桥梁钻孔灌注桩的设计流程进行了简单阐述,并分析了部分施工细节;洪勇2对从静载试验角度对钻孔灌注桩的极限承载力展开分析,提出了有效桩长的概念,为优化设计提供依据。但是,部分工程技术人员在制定设计和施工方案时,仅参考类似项目经验,导致方案不合理、不经济。因此,基于钻孔灌注桩的承载变形特性,进一步研究其设计与施工要点十分必要。
2、1 公路桥梁钻孔灌注桩承载力变形特性1.1 钻孔灌注桩承载特性钻孔灌注桩的承载力源于桩与桩周岩土体的摩阻力、桩端持力层阻力两部分,与岩土体的物理力学性能、桩长、桩距、桩根数、群桩的平面排列和承台尺寸大小等因素密切相关。根据相关研究成果,桩距和桩根数对钻孔灌注桩承载力的影响是最大的。根据承载特性不同,可将钻孔灌注桩划分为摩擦桩、端承桩、端承摩擦桩和摩擦端承桩。1.2 钻孔灌注桩变形特性在公路桥梁钻孔灌注桩的设计和施工期间要严格控制基础的沉降量,避免因沉降过大引起桥梁上部结构开裂或塌陷。以图1所示的公路桥梁钻孔灌注桩典型p(荷载)-s(沉降)曲线为例进行分析3:由图1可知:钻孔灌注桩沉降变形随荷载
3、的增加而增大,但并非呈线性变化趋势,即变形速率不同。在不同阶段,桩基础周围土体及持力层状态不同。在OA段,桩基沉降变化速度慢,桩周土体尚处于完全弹性变形阶段;AB阶段,桩周土体开始出现塑性变形,桩端持力层处于弹性状态;BC阶段,桩周土体完全屈服,桩端持力层处于弹性状态;在CD阶段,桩基承受的荷载过大,导致灌注桩刺穿持力层,基础快速下沉,直至桩基破坏。出现上述现象的原因在于:在竖向荷载作用下,基桩产生竖向位移,桩侧摩阻力先发挥作用。当竖向位移达到某一临界值后,桩端阻力才开始发挥作用。2 公路桥梁钻孔灌注桩设计要点分析2.1 工程概况本文以某公路桥梁为研究对象,探讨了钻孔灌注桩的设计和施工要点。该
4、桥梁设计桥宽31m,左右两幅桥梁宽度均为15.5m,桥梁安全等级为一级,设计使用年限100年。桥梁上部结构为钢筋混凝土简支梁结构,下部结构采用钻孔灌注桩基础。项目建设区域属于温带大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季低温少雨,年平均气温为 6.8,年平均降水量为 550600 mm,降雨主要集中在69月份。根据勘察单位所提供的勘察报告、室内试验及原收稿日期:2023-02-09作者简介:侯文静(1989),女,河北唐山人,工程师,从事路桥设计工作。公路桥梁钻孔灌注桩设计与施工要点研究侯文静(河北双盛交通勘察设计有限公司,河北 沧州 061000)摘要:为提升公路桥梁钻孔灌注桩建设水平,总结了钻孔灌
5、注桩的承载和变形特性,并依托某公路桥梁项目,从持力层选择、桩长桩径选择、桩间距和布置形式、桩基根数、桩身承载力和变形验算等方面探讨了钻孔灌注桩的设计方法。同时,针对钻孔灌注桩施工的钢护筒埋设、成孔清孔、混凝土灌注等工艺进行深入探讨。经检验,抽检基桩的完整性和承载力均满足设计要求。关键词:公路桥梁;钻孔灌注桩;承载力;设计方法;施工要点;质量检验中图分类号:U445文献标识码:B图1 钻孔灌注桩p-s曲线152交通世界TRANSPOWORLD位测试结果,桥梁区域内的地基土从上至下分别为杂填土、粉质黏土、粗砂、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩,不同岩土体的承载力参数如表1所示:
6、表1 地基土力学参数地基土杂填土粉质黏土粗砂全风化泥质粉砂岩强风化泥质粉砂岩中风化泥质粉砂岩承载力基本容许值fa0/kPa标贯值-220260400500建议值5080220260400500桩侧土强度标准值qik/kPa1030651001301502.2 钻孔灌注桩设计步骤公路桥梁钻孔灌注桩基础在设计前要收集必要的资料,如上部结构型式、荷载性质与大小、工程地质资料、水文资料、气候气象条件等。随后根据收集的资料,初步拟定桩基设计方案(包括桩基类型、桩长、桩径、桩根数、桩的布置形式等内容)。最后对桩基的强度、变形进行验算,验算结果满足规范,表明设计方案可行。否则,应修改桩基础设计方案并重新验算
7、。2.3 桩基础布置方案1)持力层选择公路桥梁桩端持力层选择时先要考虑上部荷载大小、沉降变形要求,再考虑施工可行性及经济性。钻孔灌注桩持力层一般应选择强度高、压缩性低的坚硬岩土体,以提高桩基承载力,减小桩基变形4。根据表1,该桥梁地层整体较弱,建议以中风化泥质粉砂岩为钻孔灌注桩持力层,桩端应进入持力层至少1m。2)桩长桩径选择钻孔灌注桩的桩长和桩径是相互制约的,在选择时应综合考虑土层性质、地质条件、桩土相互作用、桩径比、压屈失稳等因素,以最大程度发挥桩基的承载能力。根据邻近项目建设经验,该桥梁初步拟定的承台的埋深为1.5 m,桩径d为1.2 m,桩长L为16 m。3)桩间距和布置形式公路桥梁钻
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