柴立豐

【摘 要】本文在詳細介紹某公路大橋水上平臺鋼管樁施工技術，在鋼管樁特點的基礎上，提出了鋼管樁垂直承載力的計算方法，并詳細介紹了鋼管承載力計算。

【關鍵詞】鋼管樁；承載力；施工技術

0.引言

擬建的某大橋主橋為193+332+113米高低塔混凝土斜拉橋，引橋為2×（3×40）米預應力混凝土先簡支后連續(xù)小箱梁，橋梁全長888米，施工期間水深約為8米，根據地質鉆探資料顯示，河床地質情況如下：

①水深8米。

②岸例：0～7m為粘土，硬塑淺黃色，韌性及干強度。

③7m～9.8m為粉砂，灰色，含少量粘土及腐殖質，飽和，稍密。

④北側河床：0～0.3m為粉土，軟塑，黃色，含大量粉砂及少量礫石，韌性及干強度低。

⑤0.3m～33.4m中風化泥巖，紫紅，灰黑色，泥質結構，中厚層狀，構造巖石較軟，巖體較破碎較完整，裂隙較發(fā)育，鉆進慢，巖石呈短柱狀塊狀。

1.水上平臺設計方案

根據現(xiàn)場施工需要，8#墩采用施工鋼棧橋。根據現(xiàn)場地形地貌并結合荷載使用要求，經過現(xiàn)場勘查，結合樁基平臺需要鋼棧橋規(guī)模擬定為棧橋全長130m，標準跨徑為12m，橋面凈寬均為6m，鋼棧橋結構如下：

①基礎結構為：鋼管樁基礎。

②下部結構為：工字鋼模縱梁。

③上部結構為：貝雷片縱梁。

④橋面結構為：裝配式公路鋼棧橋用橋面板。

⑤防護結構為：小鋼管護欄。

2.鋼管樁受力計算

單墩布置單排3根鋼管樁徑?529mm，壁厚10mm，橫向間距2.2m，樁頂布置2根[32b]字鋼橫梁，管樁與管樁之間用[20b]槽鋼水平向和剪刀向牢固焊接。根據《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ024—85），沉入樁的承載力容許值：[Ra]=1/2（∪∑aili+αAOR）

由于該公式只適用于混凝土管樁或者閉口的鋼管樁，對于本方案中的敞口式鋼管樁，該公式是否適合，規(guī)范沒有說明。

因為敞口式鋼管樁管壁較薄，鋼管樁沉入過程中，樁端土的一部分被擠向外圍，一部分涌入管內形成“土塞”，土塞受到管壁摩阻力作用將產生一定壓縮，可以增加樁基的端承力，從而提高單樁的垂直承載力，由于公路橋梁規(guī)范沒有用于空心鋼管樁承載力的專用計算公式，因此鋼管樁承載力可采用《建筑樁基技術規(guī)范》的鋼管樁豎向承載力計算公式進行計算，根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系確定鋼管樁豎向極限承載力標準時，計算式如下：

Quk+Qpk=λδ∪∑qsik+λpqpk×Ap

U—樁身周長；

qsik—樁側向第i層土的極限側阻力標準值；

qpk—極限端阻力標準值；

λp—樁端閉塞效應系數，對于閉口鋼管樁，λp=1。

對于敞口鋼管樁，按下式進行算：

當hb/ds<時，λp=0.16hb/ds×λδ。

當hb/ds≥5時，λp=0.8λδ。

hb—樁端進行持力層深度；

ds—鋼管樁外直徑；

λδ—側阻擠土效應系數，對閉口鋼管樁；

λδ=1，對于敞口鋼管樁，λδ按下表確定：

Ar：鋼管樁的截面面積。

圖 鋼管樁立面與平面圖

鋼管立柱受力驗算：

受力模式分析：500KN汽車位于墩位處時鋼管承擔最大作用力，中間1根受力最大為430.3KN。根據勘測資料，鋼管立柱持力層為泥巖，強度為15MPa。

⑴單樁軸向承載力

[Ra]=cAf+uchf+ξulq=0.5×0.75×15000×3.14×（0.529÷2）2=1235KN>430.3KN

⑵計算露鋼管穩(wěn)定σcr

設鋼管樁一端固定，一端自由的壓桿

鋼管樁截面慣性半徑 i==/4=73.4cm

截面面積：A=0.785×（52.92-50.92）=163cm2

柔度λ=ul/i=2×1300/73.4=35.4

查表知穩(wěn)定系數ψ=0.918

應力σ===28.7MPa<[σ]=145MPa滿足要求。

綜上所述：墩位下部結構采用單排3根鋼管立柱滿足使用要求。

鋼管樁抗壓穩(wěn)定性驗算：

受力模式分析：500KN汽車位于墩位處時鋼管承擔最大作用力，中間1根受力最大為430.3KN。根據勘測資料，鋼管立柱持力層為泥巖，強度為15MPa。

⑴單樁軸向承載力

[Ra]=cAf+uchf+ξulq

=0.5×0.75×15000×3.14×（0.529÷2）2

=1235KN>430.3KN

⑵計算露鋼管穩(wěn)定σcr

設鋼管樁一端固定，一端自由的壓桿

鋼管樁截面慣性半徑 i==/4=73.4cm

截面面積：A=0.785×（52.92-50.92）=163cm2

柔度λ=ul/i=2×1300/73.4=35.4

查表知穩(wěn)定系數ψ=0.918

應力σ===28.7MPa<[σ]=145MPa滿足要求。

綜上所述：墩位下部結構采用單排3根鋼管立柱滿足使用要求。

3.結語

鋼管樁施工技術目前已得到廣泛應用，但鋼管樁施工時一些指標在公路橋涵施工技術規(guī)范中沒有數據可依，施工時應滿足基本的規(guī)范要求，要求做到多借鑒、多實驗、多總結，確保工程質量達到新的高度。

【參考文獻】

[1]公路橋涵施工技術規(guī)范.JTJ041-2000.

[2]路橋施工計算手冊.