摘要:從高速公路收費(fèi)站場區(qū)移動的原因,分析高速公路設(shè)計中的問題,以引起對高速公路房建場區(qū)設(shè)計的重視,從而保障高速公路的正常運(yùn)行;同時列出本工程的負(fù)摩阻力計算。
關(guān)鍵詞:高速公路;收費(fèi)站場區(qū);負(fù)摩阻力
The reflections of Highway toll station area moving And the calculation of negative friction
WEN Qi wei
Abstract:From the highway toll station area moving,Analyze the problems in highway design,to give rise to design seriously the highway house construction site,in order to ensure the normal operation of highway;the author also lists the engineering calculation of negative friction resistance.
Keywords:highways,toll station area,negative friction
1、場區(qū)概況
原場區(qū)概況:收費(fèi)站房建場區(qū)用地面積8.97畝。場區(qū)處于山區(qū)溝壑地段,兩山之間山坳處,場區(qū)前期已經(jīng)完成填方2~18米,但距場區(qū)設(shè)計標(biāo)高尚有7米左右。設(shè)計階段場區(qū)現(xiàn)狀:原收費(fèi)站場區(qū)已經(jīng)全部回填至設(shè)計標(biāo)高;其中位于山坳中下部,填方高度約18~48米的新增用地(約32畝),基本上已經(jīng)完全被隧道和路基棄渣所堆滿,并高出場區(qū)設(shè)計標(biāo)高約10米。棄渣顏色、粒徑及品種等差異很大。場區(qū)合并后,建筑最高位于30m左右的填方上。
原場區(qū)采取多階放坡和防護(hù)處理,現(xiàn)階段護(hù)坡均已被掩埋。
場區(qū)地形示意圖 填方側(cè)面(48米側(cè))
2、所面臨的技術(shù)問題 2.1.場區(qū)整體穩(wěn)定性
本場區(qū)位于山坳間,西低東高,坡度較陡,同時場地填土又為新近填土,在地震發(fā)生、雨水沖刷等不利自然條件下存在場地發(fā)生整體滑移、土體滑坡的可能性。同時《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》強(qiáng)制性條文中也規(guī)定了要對巖土地震穩(wěn)定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷等)進(jìn)行評價。
2.場區(qū)填土的質(zhì)量
原有場區(qū)9~25米回填時,施工單位沒有完全按照設(shè)計要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工;經(jīng)過設(shè)計人員的實(shí)地查看,對比地質(zhì)勘查報告,回填土的質(zhì)量和施工單位的描述差異較大。在基礎(chǔ)設(shè)計時,施工單位需要提供地基檢測單位的驗收合格報告。并且施工單位后期采用強(qiáng)夯填土的處理方法,是否滿足《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》6.4.3強(qiáng)制性條文的質(zhì)量檢驗要求,是否能起到強(qiáng)夯的作用,均沒有確切依據(jù)。
2.3 樁基礎(chǔ)的可行性
對場區(qū)填土質(zhì)量和性質(zhì)的未知性,將直接導(dǎo)致樁基礎(chǔ)的施工是否可行(級配嚴(yán)重不均,開挖部分填土后其中某些石塊單面長度超過2米),并將徹底影響建筑設(shè)計基礎(chǔ)方案;同時填土的性質(zhì)將對樁基礎(chǔ)負(fù)摩阻力的計算帶來相當(dāng)程度的影響。(精確計算負(fù)摩阻力是復(fù)雜而困難的。迄今國內(nèi)外學(xué)者提出的計算方法和公式都是近似和經(jīng)驗型的。)
《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008中5.4.2 規(guī)定,符合下列條件之一的樁基,當(dāng)樁周土層產(chǎn)生的沉降超過基樁的沉降時,在計算基樁承載力時應(yīng)計入樁側(cè)負(fù)摩阻力:
1 樁穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土、液化土層進(jìn)入相對較硬土層時;
2 樁周存在軟弱土層,鄰近樁側(cè)地面承受局部較大的長期荷載,或地面大面積堆載(包括填土)時;
3 由于降低地下水位,使樁周土有效應(yīng)力增大,并產(chǎn)生顯著壓縮沉降時。
本項目的負(fù)摩阻力則為新近沉積的欠固結(jié)土和人工填土,在自重情況下產(chǎn)生的。
本項目原基礎(chǔ)設(shè)計(分層回填土層后強(qiáng)夯處理,再施工樁基礎(chǔ))時負(fù)摩阻力的計算如下:
本工程采用干作業(yè)鉆孔灌注樁,樁身直徑為800mm,承臺埋深2.6m,樁的縱橫向中心距均為2.4m,樁端持力層為砂巖層,砂巖層呈一定坡度,設(shè)計中取群樁中的最不利的樁基進(jìn)行計算。
《建筑樁基技術(shù)規(guī)》JGJ94-2008中5.4.4:樁側(cè)負(fù)摩阻力及其引起的下拉荷載,當(dāng)無實(shí)測資料時可按下列規(guī)定計算(本項目無實(shí)測資料):
1.根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,=0.3.
2.確定中性點(diǎn)的深度。
中性點(diǎn)深度比=1. 中性點(diǎn)的深度=1*(15+1)=16m
3.計算中性點(diǎn)以上的單樁樁側(cè)第i層土的負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值
=0.3*(20*15)/2=45KPa
=0.3*(20*15+22*1/2)=93.3KPa
4.依據(jù)第5.4.4條公式5.4.4-3和5.4.4-4計算群樁效應(yīng)的基礎(chǔ)下拉荷載
計算中性點(diǎn)以上的樁側(cè)土層厚度的加權(quán)平均負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值
=(45*15+93.3*1)/(15+1)=48.02KPa
計算中性點(diǎn)以上的樁側(cè)土層厚度的加權(quán)平均重度
=(20*15+22*1)/16=20.1Kn/m
計算負(fù)摩阻力群樁效應(yīng)系數(shù)
=2.4*2.4/【3.14*0.8(48.02/20.1+0.8/4)】=0.88
5.計算考慮群樁效應(yīng)的基樁下拉荷載
=0.88*(3.14*0.8)*(45*15+93.3*1)=1698.37Kn
6.大直徑樁單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值
=(0.8/d)1/3*3.14*0.8*0.8*2400=4823.04KN
7.單樁豎向承載力特征值
=4823.04/2=2411.52KN
8. NK:荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合軸心豎向力作用下,基樁或復(fù)合基樁的平均豎向力
NK<2411.52-1698.37=713.15KNA
713.15>本工程標(biāo)準(zhǔn)組合下軸心受力單樁豎向力,原樁基礎(chǔ)滿足規(guī)范要求。
3、最終技術(shù)方案
考慮到場區(qū)的整體穩(wěn)定性問題,評價機(jī)構(gòu)建議調(diào)整場區(qū)位置;同時由于填土質(zhì)量問題(如用大直徑不均勻石粒填筑場區(qū),樁基礎(chǔ)不可行),最終建設(shè)方同意將場區(qū)移動。對原有高填方場區(qū)進(jìn)行綠化,并把附屬用房等體量及荷載較小的建筑放置在填方相對較小的場區(qū),設(shè)計方并對建筑物基礎(chǔ)采取措施,以防止由于沉降不均勻產(chǎn)生質(zhì)量隱患。
筆者了解到此場區(qū)部分區(qū)域在2-3年間發(fā)生了較大的沉降,附屬建筑各項指標(biāo)均滿足要求。
4、對場區(qū)移動思考
本項目由于各種不利原因組合,使得收費(fèi)站場區(qū)不得不移動到別處,不但增加造價而且滯后了工期等;并且隨著建筑物距離長度的加大,各種管線鋪設(shè)的長度也隨之增加,在當(dāng)前存在較多尚未固結(jié)的新近填土?xí)r,由于土體發(fā)生沉降,使得管道損壞的可能性增大。
筆者認(rèn)為以后有必要從幾個方面對場區(qū)設(shè)計進(jìn)行思考。
1)公路主體專業(yè)和交通工程專業(yè)選址時應(yīng)協(xié)同房建工程專業(yè)共同對場區(qū)進(jìn)行選擇。公路主體專業(yè)路線布設(shè)時,應(yīng)考慮房建專業(yè)的設(shè)計需求,應(yīng)同步開展配合工作。即前期控制場區(qū)用地規(guī)模,宏觀位置等基本功能以便