改扩建工程中桥梁PHC管桩基础的应用.pdf
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1、 doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2023.04.035 改扩建工程中桥梁 PHC 管桩基础的应用 姜海光 1,王如川2,李中流2,李 栋3(1.湖北交投京港澳高速公路改扩建项目管理有限公司,湖北 武汉 430100;2.中铁大桥局集团第六工程有限公司,湖北 武汉 430100;3.北京新桥技术发展有限公司,北京 100088)摘要:在改建工程中,为了减小桥梁拓宽后原桥和新建部分的不均匀沉降给结构带来的不利影响,桥梁改扩建尽可能采用桩基础。桥梁桩基础是工程施工中的关键环节,其施工质量对拓宽桥梁工程的整体质量有着重要的影响。本文以京港澳高速公路改扩建工程为依托,探讨了
2、PHC 预制管桩较传统的钻孔灌注桩的优势,详细介绍公路改扩建工程中桥梁 PHC 预制管桩的施工要点,对收锤标准进行了分析和验证。最后对桥梁 PHC 管桩施工注意事项进行了介绍,可为类似改扩建项目中桥梁 PHC 管桩施工提供经验与借鉴。关键词:桥隧工程;施工要点;Hiley 公式;PHC;改扩建 中图分类号:U443.13+3 文献标识码:A 文章编号:1673-6478(2023)04-0158-05 Application of Bridge PHC Pipe Pile Foundation in Reconstruction and Expansion Project JIANG Haig
3、uang1,WANG Ruchuan2,LI Zhongliu2,LI Dong3(1.Hubei Traffic Investment Beijing Hong Kong Macao Expressway Reconstruction and Expansion Project Management Co.,Ltd,Wuhan Hubei 430100,China;2.China Railway Bridge Bureau Group Sixth Engineering Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430100,China;3.Beijing Xinqiao Technolog
4、y Development Co.,Ltd.,Beijing 100088,China)Abstract:In the reconstruction project,for the purpose of reducing the adverse impact of the differential settlement of the old bridge and the new bridge on the structure after the widening of the bridge,pile foundation is adopted as far as possible.Bridge
5、 pile foundation is the key point in engineering construction,and its construction quality control is important to the quality of widening bridge engineering.Based on the reconstruction and expansion project of Beijing-Hong Kong-Macao Expressway,this paper discusses the advantages of PHC precast pip
6、e pile over cast-in-place pile,introduces the key construction technologies of bridge PHC precast pipe pile in highway reconstruction and expansion project in detail.And the hammer receiving standard is analyzed and validated.At last,the key point for bridge PHC pipe pile construction are introduced
7、,which can provide some reference for similar projects.Key words:bridge and tunnel engineering;key point of construction;Hiley formula;PHC;reorganization and expansion 0 引言 由于我国日益增长的交通量,越来越多的交通线路亟须进行改扩建以适应交通运输发展的需求1。而 收稿日期:2023-03-31 作者简介:姜海光(1986-),男,湖北黄冈人,高级工程师,从事工程技术管理工作.()在桥梁改扩建工程后,由于基础沉降出现了路面破坏
8、、梁体倾斜等现象。为了解决上述问题,在桥梁改扩建工程中应尽量采用桩基础2。目前桥梁桩基础中钻孔灌注桩较为常见,但其施第 4 期 姜海光等,改扩建工程中桥梁 PHC 管桩基础的应用 159 工质量控制要点多,控制不当则会出现导管堵塞、孔壁坍塌、扩径缩径等问题,同时伴随泥浆垃圾和噪声污染。与之相比,PHC 管桩在工厂内标准化预制,桩身质量可靠易控制,施工时主要产生噪声污染和环境振动,对环境污染相对较小,同时兼具施工进度快等优点。而改扩建工程又易受周边建筑物以及用地限制的影响,给桩基施工造成不便与困难。同时公路改扩建工程路线长、占地范围大,施工过程会对沿线生态环境造成破坏。因此,如何环保、可靠、有效
9、地进行改扩建工程中的桥梁桩基施工显得十分关键。本文对京港澳高速公路改扩建工程项目桩基从设计、施工、成本和环保进行了对比选型,介绍了施工要点以及施工注意事项,同时进行桩基检测,验证制定的收锤标准能否满足工程需要,最终形成桥梁PHC 管桩基础施工关键技术,可以为相关的项目提供思路和参考。1 工程概况 本项目京港澳高速湖北省鄂豫界至军山段改扩工程 JGATJ-5 标段起止桩号为 K1130+300K1147+500,主线全长 17.2km,连接线 4.116km。根据已有的工程资料,京港澳改扩建工程 5 标段共有桥梁 21 座。原方案中均采用桩径 1.8m 的钻孔灌注桩,现方案中桩基 4 937 根
10、,包含灌注桩 471 根、预制桩 4 466 根,预制桩占比共计 90%,桩径均为 0.8m。线路跨越两市两区四镇十一村:孝感市孝南区内的东岳村、北径村、龙湖村、京珠村和沦河咀村,武汉市东西湖区旭山大队村、灯塔大队村、五四大队村、蒿口村、前进村和新沟(四大队)村。线路位于孝感市内 11.02km,东西湖区 10.3km。表 1 单桩承载力计算结果 Tab.1 Calculation result of bearing capacity of single pile 桩基类别 单位 数值 1.8m 钻孔灌注桩 桩重 kN 543 桩顶反力 kN 5 919 桩基总荷载 kN 6 462 桩基承载
11、力 kN 8 221 桩长 m 45 安全系数 1.27 0.8mPHC 管桩 桩重 kN 71 桩顶反力 kN 2 005 桩基总荷载 kN 2 076 桩基承载力 kN 2 915 桩长 m 37 安全系数 1.4 2 PHC 管桩与钻孔灌注桩的选型 2.1 承载力理论计算对比 在以东西湖北桥典型地质为代表的区域分别针对摩擦桩和预制桩设计参照规范进行设计。参考公路桥涵地基与基础设计规范3中的摩擦桩公式,钻孔灌注桩承载力计算公式为:a=12=1+pr(1)r=0a0+22(3)(2)根据规范,式中系数及按工程资料取值,0取 0.7,取 0.7,a0为 600kPa,2取 2.5,2取 18。
12、根据公路桥梁预应力混凝土管桩基础技术规程,预制桩基按规范沉桩计算公式计算:a=12(=1+r+prp1)(3)式中,p取 0.8,式中各值依据工程资料取值。由承载力计算结果对比可知,原方案中跨径 30m 的桥梁结构下部 1.8m 钻孔灌注桩桩基础可采用 4 根桩径0.8m 的 PHC 管桩进行代替。由表 1 可知,在相同地质环境下,采用更小桩径的 PHC 管桩,桩基础的容许承载力不仅大于钻孔灌注桩的容许承载力,并且所使用的材料要比钻孔灌注桩更少,单根桩的桩长更短、桩的截面面积更小。在采用 PHC 管桩基础方案后,能够不再产生泥浆排放,同时也避免了沉淀池对土地的占用及破坏,一般钻孔灌注桩所需的沉
13、淀池容积为单个灌注桩孔体积的 35 倍,占用的土地越多,水土流失越严重,废弃泥浆对土壤的影响就越大4。2.2 成本对比 表 2 为 PHC 管桩替代方案与原钻孔灌注桩方案的简易成本对比,可知采用 PHC 管桩方案,单墩造价节省 8.7 万元,其中东西湖北桥共计 772 个桥墩,共计可节省 6 716.4 万元。表 2 成本对比 Tab.2 Cost comparison 子目名称 单位 数量 总计/万元 1.8m 钻孔灌注桩 m 92 42.5 钢筋 kg 12 238 0.8mPHC 管桩 m 296 33.8 钢筋 kg 5 907.34 在实际工程中,PHC 管桩的施工成本包含了各类费用
14、,由运费、原材料费、劳务费和机械费等不同部160 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 分组成。钻孔灌桩的施工成本除了上述费用外,还包含了钢筋骨架制作成本、泥浆制作及运输成本和污染管理成本等5,并且部分无法具体评估但与工期相关的其他费用在钻孔灌注桩成本中所占比重较大。2.3 施工技术对比 PHC 管桩施工机械化程度高、工艺简单、桩身质量可控,而钻孔灌注桩施工工艺复杂,桩身具有隐蔽性,施工质量所受的影响因素多,难以控制,并且施工过程要求连续。此外,PHC 管桩施工前预制,桩身质量可靠,施工所占场地小。而钻孔灌注桩全程现场完成,施工过程中的质量控制对桩的承载力影响很大,伴随产生机械噪声污染,并
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