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        訥河市灌排渠道農(nóng)道橋基礎(chǔ)破壞原因及防治措施

        2010-06-08 04:37:20徐萬江劉洪友崔潤利
        黑龍江水利科技 2010年5期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)施工

        徐萬江,劉洪友,崔潤利

        (訥河市水務(wù)局,黑龍江訥河 161300)

        1 農(nóng)道橋破壞原因

        通過對(duì)訥河市灌澇區(qū)農(nóng)道橋的多年觀測(cè)發(fā)現(xiàn),農(nóng)道橋80%以上都達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。究其原因,主要有3種:①設(shè)計(jì)資料不全,缺少地質(zhì)勘察資料對(duì)地基承載力不明確;②設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式不合理,缺少必要的抗凍措施,造成樁柱上抬或下沉,凍脹破壞;③施工水平低,施工措施方法不得力,沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求,造成斷樁(灌注樁施工中,孔壁坍塌導(dǎo)致混凝土中夾泥形成斷樁)。在這3個(gè)原因中,凍脹破壞是最主要的原因。

        2 樁柱凍拔力分析

        樁柱凍拔是由作用于樁柱基礎(chǔ)側(cè)表面的凍切力產(chǎn)生的。當(dāng)?shù)鼗林械乃畠鼋Y(jié)成冰時(shí),產(chǎn)生一種膠結(jié)力,將凍土與基礎(chǔ)側(cè)表面牢固的膠結(jié)在一起。(膠結(jié)力又稱凍切力,它與基礎(chǔ)材料性質(zhì)、粗糙程度、土的種類、溫度等條件有關(guān)。)然后隨著基礎(chǔ)土產(chǎn)生凍脹時(shí),體積增大,土顆粒間產(chǎn)生相對(duì)位移,但基礎(chǔ)側(cè)表面與土間的膠結(jié)力阻止土粒沿基礎(chǔ)側(cè)表面位移,從而產(chǎn)生凍切力,凍結(jié)力先于凍切力,并且是凍切力的極限值。切向凍脹力的值參考表1。

        當(dāng)凍土層發(fā)生向上凍脹位移時(shí),由于凍層與樁柱凍結(jié)在一起,便產(chǎn)生一種使樁柱拔起的力,簡稱凍拔力。凍拔力的條件式為:

        式中:D為樁柱直徑;h為凍層深;H為不凍層深;f為土與基礎(chǔ)間摩擦力;ζ為凍切力;p為樁柱上部荷載;Q為樁柱自重。

        表1 切向凍脹力值參考表

        當(dāng)凍拔力大于大于抵抗凍拔力之和時(shí),樁柱便拔起,反之,樁柱則是穩(wěn)定的。

        3 防治凍拔措施

        目前我省防治樁柱凍拔破壞的措施有6種:

        1)增加樁柱打入深度進(jìn)而增大樁柱與土體間總的摩擦力,當(dāng)摩擦力大于切向凍脹力時(shí),則基礎(chǔ)是穩(wěn)定的;一般地說,當(dāng)樁柱深度>16 m時(shí),多數(shù)比較穩(wěn)定。

        2)消除或減少凍切力:就是在樁柱周圍作各種隔層或涂層,比如涂瀝青、油渣來減少凍結(jié)力,從而達(dá)到減少凍切力的目的。

        3)爆破樁基礎(chǔ):利用樁底部的大頭加大抗凍拔力,其原理是凍結(jié)期能拉住樁柱被拔起,融化期不因融化層承載能力降低而使基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉陷,現(xiàn)在較少用。

        4)在樁柱周圍換填砂礫石,減少凍脹力,但在地下水位較高,填料處于飽和狀態(tài)下,這種方法防止凍拔的效果并不顯著,另外造價(jià)較高,一般很少用。

        5)底梁式結(jié)構(gòu),利用鋼筋混凝土梁將樁柱基礎(chǔ)相連以抵抗凍脹力。但這種基礎(chǔ)必須埋在土體最大凍深以下,中梁比邊梁的基礎(chǔ)要深,否則難以達(dá)到預(yù)期效果。

        6)整體式底板,將整個(gè)樁柱設(shè)在一個(gè)整體底板上。

        這種結(jié)構(gòu)形式適用于流砂基礎(chǔ)或基礎(chǔ)范圍內(nèi)全部或部分為軟土地基的情況,在訥河市訥南、全勝灌區(qū)的干渠基本都是這種地基。為了減少施工難度、不增加工程造價(jià),可以采用這種結(jié)構(gòu)形式。橋梁基礎(chǔ)埋在凍層內(nèi),訥河市全勝灌區(qū)前進(jìn)農(nóng)道橋采用了這種結(jié)構(gòu)形式,該橋已建成20 a,經(jīng)多年觀測(cè),該橋沒有發(fā)生大的變形、沉陷,至今還在使用中。實(shí)踐證明,這種方法是可行的。

        在訥河市灌、澇區(qū)農(nóng)道橋近年來多采用底梁式結(jié)構(gòu)、整體式底板結(jié)構(gòu),同時(shí)在樁柱周圍采取換填砂礫石,減少凍脹力,有效地減小了農(nóng)道橋的變形,加強(qiáng)施工質(zhì)量的控制,保證施工質(zhì)量,提高了農(nóng)道橋的使用壽命。

        [1]趙志縉.橋梁基礎(chǔ)工程施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1996.

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