李磊 王鵬 馬磊 劉波 趙良俊

摘? ?要：結(jié)合某軌道交通工程預(yù)制U型梁工程實例，采用“樁基+筏板”一聯(lián)多片式長線法張拉臺座，設(shè)計時進行臺座的抗傾覆穩(wěn)定計算，通過超過50次的現(xiàn)場張拉試驗，以數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析臺座的變形情況。根據(jù)累計張拉試驗的數(shù)據(jù)觀測結(jié)果，提出在“一聯(lián)多片”張拉臺座的設(shè)計案例下，采用“樁基+筏板”式的張拉臺座在技術(shù)上是可行且穩(wěn)定的。

關(guān)鍵詞：一聯(lián)多片;U梁;張拉臺座;拉應(yīng)力;抗傾覆穩(wěn)定性

U梁生產(chǎn)越來越多地采用“一聯(lián)多片”先張法臺座，其施工技術(shù)的關(guān)鍵是預(yù)應(yīng)力在反力墩的張拉與固定。但是在拉應(yīng)力的作用下，臺座及下方的土體容易發(fā)生“向上起拱”，從而造成質(zhì)量事故。本文以某城市軌道交通工程預(yù)制U梁為實例，提出一種“樁基+筏板”式的張拉臺座施工技術(shù)，以張拉后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析為依據(jù)，驗證該施工技術(shù)可行且穩(wěn)定，為類似工程提供參考。

1? ? 工程概況

某城際軌道交通工程，區(qū)間高架橋梁結(jié)構(gòu)部分采用預(yù)制U梁形式，全線U梁總計1 500余片，梁長22～35 m不等，斷面形式為開口薄壁U型，梁寬分為5.21 m，5.41 m，5.61 m 3個梯檔，梁高1.80 m，底板標(biāo)準(zhǔn)厚度0.26 m，腹板厚度0.26～0.38 m，“一聯(lián)多片”式先張法工藝施工，鋼束全部采用直線形式，布置在底板上，張拉臺座采用“樁基+筏板”式結(jié)構(gòu)。

2? ? 臺座結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)擬定

2.1? 臺座結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)工程地質(zhì)情況及設(shè)計要求合理進行張拉臺座的施工設(shè)計，案例中預(yù)制U梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑為30 m，其余配跨22～35 m不等，根據(jù)成熟案例及經(jīng)驗，本文所述臺座抗傾覆的穩(wěn)定計算模型選擇“一聯(lián)兩片式”張拉臺座長度為85 m，具體設(shè)計如下：

抗拔樁的樁徑、數(shù)量及布置方式，根據(jù)臺座受力反算求得，本文先設(shè)定位于粘土層的張拉臺座每個反力墩的抗拔樁（鉆孔灌注樁）布置4個，臺座端頭位置采用水泥土攪拌樁加固，反力墩砼強度等級不低于C40，其余砼強度等級不低于C30。

反力墩為張拉或是固定端，是整個張拉臺座結(jié)構(gòu)荷載最為集中的地方。支撐臺座設(shè)計為兩條上翻梁，直接承受上部荷載，在臺座上L1位置處增加2道次梁，L2位置處增加3道次梁連接到L1。臺座結(jié)構(gòu)設(shè)計模型具體如圖1—2所示。

2.2? 端頭抗拔樁設(shè)計參數(shù)設(shè)定

抗拔樁樁長24 m，截面類型為圓形，樁徑1 200 mm，樁身重度25.00 kN/m?。樁位巖土參數(shù)如表1所示，根據(jù)設(shè)計要求，預(yù)應(yīng)力采用直徑15.2 mm高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1 860 MPa，截面面積140 mm2，錨下張拉控制應(yīng)力為0.7 fpk。預(yù)應(yīng)力鋼絞線配束107根，張拉工藝采用單端整體張拉。

3? ? 臺座抗傾覆穩(wěn)定性分析

3.1? 樁抗拔承載力計算

臺座抗傾覆計算執(zhí)行規(guī)范《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008），本文簡稱《樁基規(guī)范》。非整體破壞抗拔承載力計算如下。

（1）計算基樁自重Gp。根據(jù)《樁基規(guī)范》5.4.5式5.4.5-2計算，地下水位以下取浮重度。

樁身自重：G'p：G'p=Ap[γpHuw+（γp﹣γw）Hdw]

非擴底樁：Gp=G'p=409.64 kN

（2）基樁非整體破壞的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Tuk?；鶚兜目拱螛O限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（根據(jù)《樁基規(guī)范》5.4.6式5.4.6-1）：

Tuk=7 111.279 kN

（3）計算基樁抗拔極載力Tu。計算基樁抗抗承載力Tu（根據(jù)《樁基規(guī)范》5.4.5式5.4.5-2計算）：

非整體破壞抗拔承載力：3 965.28? kN。

3.2? 臺座抗傾覆計算

（1）預(yù)應(yīng)力張拉傾覆力矩計算。

預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力：

δk=0.7Rhy=0.7×1 862 MPa=1 302 MPa

由N=η·δk·Ay·n

則N=1.05×1 302×140×107=20 480 kN

考慮最不利位置傾覆力矩：

Moy=N·（h1+1）=20 480×（0.95+1）=39 936 kN·m

（2）抗傾覆力矩安全系數(shù)計算。假定臺座傾覆力矩均由抗拔樁承擔(dān)，抗拔樁力距L3按6.25 m計算，則抗拔樁所受拔力N1為：

單樁所受拔力為：F拔=1 598/4=400 kN

由樁基抗拔計算，則總抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值為：

N2=Qsk×4=3 965×4=15 860 kN

抗傾覆力矩：Mr=N2×L3=15 860×6.25=99 125 kN

抗傾覆力矩安全系數(shù)為：

K1=Mr/Moy=99 125/39 936=2.48≥1.5

所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。

張拉臺座的受力性能分析，除了臺座的抗傾覆計算外，尚且對板沖切承載力計算，抗滑移計算，臺座的承載力進行計算，本文不再表述。

4? ? 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

4.1? 監(jiān)測方法

臺座的抗傾覆監(jiān)測以沉降（隆起）觀測為主，輔以地面及結(jié)構(gòu)的裂紋觀察。以樁基橫軸為一個觀測斷面，在距反力墩1 m位置各增加一個觀測斷面，每個觀測斷面各布置5個觀測點，每條張拉臺座每個端部共計布置20個沉降（隆起）觀測點。觀測頻率每天1次，臺座張拉使用后，及時補觀測1次。

4.2? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

根據(jù)監(jiān)測頻率，對每個觀測點位進行臺座階段張拉后的數(shù)據(jù)觀測、收集、整理與統(tǒng)計，通過對20個觀測點的數(shù)據(jù)整理發(fā)現(xiàn)，靠近張拉位置的臺座結(jié)構(gòu)位移數(shù)據(jù)變化并不明顯，遠離張拉位置的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上升趨勢。本文選擇樁基橫軸及反力墩外側(cè)兩個斷面進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，其中，D1～D5為樁基橫軸線上的5個觀測點，D6～D10為反力墩外側(cè)斷面的5個觀測點，具體如表2所示。

4.3? 監(jiān)測結(jié)論

對20個觀測點位進行連續(xù)不間斷觀測，經(jīng)統(tǒng)計分析后得出：20個觀測點位在臺座張拉達50次時，地面最大隆起數(shù)據(jù)不超過0.13 mm，且所有觀測點位在張拉超過10次后，數(shù)據(jù)不呈現(xiàn)明顯增長。

5? ? 結(jié)語

（1）通過累計50次的張拉階段數(shù)據(jù)統(tǒng)計，布置的20個觀測點數(shù)據(jù)均為正值，表現(xiàn)為臺座受力后，地面呈傾覆隆起現(xiàn)象。且樁基橫軸向的觀測斷面的隆起數(shù)據(jù)變化較小，而外側(cè)斷面的數(shù)據(jù)變化幅度較大。

（2）在臺座張拉次數(shù)達到20次時，各觀測點位的數(shù)據(jù)變化幅度開始變小，數(shù)據(jù)慢慢趨于穩(wěn)定，且通過外觀觀察，地面并無明顯的裂紋。

（3）根據(jù)累計張拉試驗的數(shù)據(jù)觀測結(jié)果，提出在“一聯(lián)多片”式張拉臺座的設(shè)計案例下，采用“樁基+筏板”式的張拉臺座在技術(shù)上是可行且穩(wěn)定的。同時，該臺座實用性強，張拉工效高。樁基及筏板設(shè)計參數(shù)的選擇和優(yōu)化，應(yīng)以工程地質(zhì)情況及受力驗算為依據(jù)。

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