樊　恩（昆山市交通航務工程公司， 江蘇 昆山 215300）

鋼管樁排架在深水河道橋梁樁基施工中的應用

樊恩
（昆山市交通航務工程公司， 江蘇 昆山 215300）

本文通過珠砂港大橋深水區(qū)域樁基排架工程的設計驗算以及實際施工，詳細介紹了鋼管樁排架工程的設計驗算與施工技術，可為同類橋梁建筑基礎排架工程施工提供參考。

深水區(qū)域；鋼管樁排架工程；單樁承載力；穩(wěn)定性；荷載試驗

一、橋梁工程概況

昆山珠砂港大橋位于昆山市224省道上，橋梁為7跨，跨徑25m，橋寬28m，總長度約181.48m。場地分類為Ⅱ類，橋涵類別為大橋。本橋樁基礎設計采用單排樁，單樁為直徑1.5m大直徑鉆孔灌注樁，其中有兩排橋墩基礎位于河道深水區(qū)域。本橋橫跨珠砂港泄洪通道，河道寬度65m，水深約5m，淤泥層深度約4m。

二、排架結構形式的選用

經詳細勘測河道橋位處河床斷面土質水流情況，綜合考慮排架施工的穩(wěn)定性要求，擬采用直徑￠32cm壁厚d10mm12m長鋼管樁搭設排架，采用槽鋼12作水平撐、剪刀撐，鋼管樁排距4m，鋼管樁間距3m；采用淤泥層下臥層灰色粉質粘土作為持力層，鋼管樁入持力層2.1m深度。

三、排架荷載組合的確定

荷載組合具體如下：1180型正循環(huán)磨盤鉆機（含導管、料斗、55m導管以及所有附件）：12.5T；2灌注樁鋼筋骨架：5T；3首批開盤混凝土：7.5T；4首批開盤混凝土加導管自由下落1米產生沖擊荷載：10T；5施工活載：2T；6考慮安全系數(shù)：1.3最不利情況下單樁設計承載力為：P=（12.5+5+7.5+10+2）×1.3/6=8.02T。

四、排架設計驗算

1 珠砂港河床底部土層參數(shù)

本次鋼管樁排架設計采用12m長，直徑Φ320×10mm的鋼管樁，入土深度6.1m時，進入持力層深度2.1m。

2 鋼管樁（考慮樁底端閉塞效應及其擠土效應）

單樁承載力計算公式：[P]=λsUΣli

[P]=（0.7×1.005×50×2.1+0.56×0. 08×1000）/9.8=12.1T＞P=8.02滿足設計要求

式中：hb-樁底端進入持力層深度2.1m；

ds-鋼管樁內直徑0.32m；

λs-側阻擠土效應系數(shù)，經查表閉口鋼管樁λs=1，敞口鋼管樁λs=0.7，本次設計施工采用敞口鋼管樁λs值取0.7。

λp-樁底端閉塞效應系數(shù)，閉口鋼管樁λp=1，對于敞口鋼管按式（2）、（3）計算確定，

表1

hb/ds=2.1/0.32=6.5≥5λp=0.8×0.7 =0.56。

[P]-單樁軸向受壓容許承載力（kN）

U-樁的周長（m），U=0.32×π= 1.005m；

li-局部沖刷線以下各土層厚度（m），分別為4m，2.1m；

τi-與對應的各土層與樁壁的極限摩阻力（kPa），分別為20kpa，40kpa；

αi、α-分別為震動沉樁對樁周摩擦力和樁底承壓力的影響系數(shù)，取1.0和0.7；

σR-樁頭處土的極限承載力，取1000kPa；

3 強度驗算

Ф320mm鋼管樁力學特性：A= 0.08cm2，鋼管樁的容許壓應力[σ]＝140MPa，彈性模量E＝2.1×105MPa（按A3號普通碳素鋼計算）。

σ＝P/A＝8.02×10-3×9.8/ （0.08×10-4）＝98MPa＜[σ]，樁身強度滿足要求。

4 主拱鋼管樁穩(wěn)定性驗算

鋼管樁插入河床地持力層2.1m，外露9.9m，按一端固定，一端絞接計算，

L0＝0.7L＝0.7×12=8.4m

I=π×（0.324－0.34）/64＝1.17×10-4m4，A＝0.08m2。

截面最小回轉半徑r＝[1.17×10-4/0.08]1/2＝0.038m。

桿件長細比λ＝8.4/0.038＝221，可知穩(wěn)定性系數(shù)ψ＝0.54。

其中：r-相應的回轉半徑；

I-慣性矩；

λ-構件在彎矩作用平面內的長細比；

穩(wěn)定驗算：σ＝P/ψA=8.03×1000 ×9.8/（0.54×0.08）＝1.8MPa＜[σw] =145MPa（鋼材容許應力σw），鋼管樁穩(wěn)定性滿足要求。

五、排架施工工藝

排架施工工藝流程為：測量定位→沉樁施工→接樁→打樁→工作平臺制作→加固。

1 測量定位：沉樁前，使用電子經緯儀將沉樁設備預就位，在沉樁設備浮吊初就位并將樁吊起后進行第二次即準確就位。

2 沉樁施工：（1）平面控制：采用兩臺電子經緯儀前方交會法進行控制。平面偏位≤20cm，傾斜度≤1%。（2）高程控制：施打時標高控制在+10cm以內。（3）穩(wěn)樁加固：沉樁結束后及時進行縱橫向的夾樁加固，防止樁基在水流和風浪的影響下發(fā)生偏位。

3 接樁：坡口擱在焊道上，使上、下節(jié)樁對口的間隙為2～3mm。

4 打樁：使樁機夾持鉗口中心（可掛中心線陀）與樁位基本對準。調平，進行校核，確保無誤。

5 工作平臺制作，樁頂切割形成U型槽，采用I32a工字鋼作為每排樁的蓋梁與鋼管樁焊接為整體。

6 加固：鋼管樁排與排間和每排中樁與樁間采用12號槽鋼作水平支撐和剪刀斜向支撐。槽鋼與鋼管樁、I32a工字鋼蓋梁之間焊接采用普通交流電焊機。

結語

鋼管樁排架在橋梁深水區(qū)域樁基施工、棧橋工程以及跨河橋梁上部結構整體支架施工中應用較為廣泛，文中介紹的鋼管樁排架是墩臺基礎完全處于深水區(qū)域的情況，該法具有工序簡單，施工方便等特點，可循環(huán)倒用等優(yōu)點對類似的支架工程施工具有參考價值。

[1] JTJ041-2000，公路橋梁施工技術規(guī)范[S]．

[2]周水興．路橋施工計算手冊[M]．北京：人民交通出版社．

[3]包世華．結構力學[M]．武漢：武漢工業(yè)大學出版社．

[4]姚玲森．橋梁工程[M]．北京：人民交通出版社．

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