周鵬

甘肅省交通規(guī)劃勘查設(shè)計(jì)院股份有限公司 甘肅蘭州 730030

1 工程概況

甘肅省某城市主干路，設(shè)計(jì)行車速度為60km/h，雙向六車道，路幅寬33 米，采用兩塊板斷面形式。

該項(xiàng)目的8-40m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁大橋，左右幅分幅設(shè)置，單幅橋?qū)?2.5m，共分兩聯(lián)，全長(zhǎng)429.5m。墩臺(tái)采用柱式墩、肋板臺(tái)，橋臺(tái)承臺(tái)接4 根1.6m 鉆孔樁基。小箱梁吊裝施工完成后發(fā)現(xiàn)8 號(hào)橋臺(tái)下沉。

2 承載力分析

沉降原因分析。根據(jù)勘察資料，該橋地質(zhì)情況為：地表覆蓋沖洪積黃土，夾礫石，呈硬塑-半堅(jiān)硬狀態(tài)，具層理；中部夾層卵石、圓礫、粗砂、粉砂；下伏基巖為第三系疏松砂巖、寒武系片巖，結(jié)構(gòu)疏松，層理發(fā)育，巖性較軟，崩解呈砂狀。

根據(jù)地勘資料，對(duì)8 號(hào)橋臺(tái)單根樁長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算樁長(zhǎng)為21.4m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)22m，滿足樁基承載力規(guī)范要求。

根據(jù)地勘資料，8 號(hào)橋臺(tái)樁位處于地層過(guò)渡范圍，前后地質(zhì)鉆孔距8 號(hào)橋臺(tái)樁位相距較遠(yuǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)需要對(duì)樁位進(jìn)行補(bǔ)充鉆孔，根據(jù)補(bǔ)充鉆孔資料，樁位處地質(zhì)由中粗砂調(diào)整為粉砂、細(xì)沙，摩阻力及樁端承載力急劇減少，導(dǎo)致原樁長(zhǎng)不能滿足實(shí)際承載力，出現(xiàn)下沉[1]。

3 加固方案

3.1 方案一：樁端后壓漿加固

采用鉆孔機(jī)械在樁基四周鉆孔旋噴注漿，根據(jù)規(guī)范計(jì)算分析樁端后壓漿加固對(duì)樁基承載力雖有提高，但承載力提高不明顯。

3.2 方案二：預(yù)應(yīng)力加載梁樁基加固

在橋臺(tái)前后肋與肋之間（即原樁間距中心處）補(bǔ)設(shè)2 根φ160cm 的鉆孔灌注樁，在原承臺(tái)底部增設(shè)1.5m 承臺(tái)，在樁頂設(shè)置加載梁施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)原樁頂力卸載一部分，使新增樁基承受大部分承載力，以保證全部樁長(zhǎng)后期共同受力，且均能滿足后期承載力要求。

方案比較：

方案一：小箱梁已吊裝，橋臺(tái)樁基加固空間小，根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，對(duì)該加固方案進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果后壓漿雖然對(duì)原樁基承載力有所提高，但不能滿足樁基承載力要求[2]。

方案二：通過(guò)對(duì)新增樁基進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，卸載原樁基部分承載力，使樁基受力重新分布，最終使新增樁基和原樁基共同承受橋梁成橋后所有荷載，使所有樁基承載力均得到充分發(fā)揮。該方案施工空間受架梁影響小，施工工藝成熟，施工質(zhì)量容易控制，計(jì)算分析結(jié)構(gòu)各部分受力明確，樁基承載力提高顯著。

4 預(yù)應(yīng)力加載梁樁基加固設(shè)計(jì)思路及要點(diǎn)

在公路建設(shè)項(xiàng)目中常會(huì)遇到各種因素致使橋梁樁基在施工中或施工后出現(xiàn)下沉狀況，常用的樁基加固方案不能大幅度提高樁基承載力，本文通過(guò)結(jié)合實(shí)際工程，提出采用預(yù)應(yīng)力加載梁加固樁基，大幅度提高基礎(chǔ)承載力[3]。本文創(chuàng)新點(diǎn)為通過(guò)對(duì)新增樁基進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，卸載原樁基部分承載力，使樁基受力重新分布，最終使新增樁基和原樁基共同承受橋梁成橋后所有荷載，使所有樁基承載力均得到充分發(fā)揮。預(yù)應(yīng)力加載梁樁基加固設(shè)計(jì)需要注意以下四個(gè)要點(diǎn)：

（1）防止施工過(guò)程中主梁下沉影響主梁受力，在主梁端部8號(hào)橋臺(tái)臺(tái)帽上設(shè)置千斤頂，對(duì)主梁同時(shí)對(duì)稱均勻起頂，千斤頂頂升力采用midascivil 軟件計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表1。

表1 千斤頂頂升力一覽表（單位：KN）

（2）加載梁張拉預(yù)應(yīng)力計(jì)算：樁基加固受力分為兩個(gè)步驟：①新增樁基施工后對(duì)樁頂進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，對(duì)原樁基卸載，新樁基加載，使樁基受力重新分布。②成橋后所有樁基共同受力。具體計(jì)算如下：

橋臺(tái)樁基受力需要準(zhǔn)確計(jì)算，本文通過(guò)將橋臺(tái)前后土壓力施加在肋板及背墻上，上部荷載通過(guò)支座傳遞到橋臺(tái)上，采用midascivil 軟件分析，計(jì)算出肋板臺(tái)前后排樁基各自承受荷載。

現(xiàn)階段架梁橋臺(tái)未填土樁頂力

填土成橋后樁頂力

（3）承臺(tái)計(jì)算。為保證張拉預(yù)應(yīng)力后底承臺(tái)局部受力后的安全可靠，結(jié)合相關(guān)規(guī)范規(guī)定：（①將承臺(tái)看做牛腿計(jì)算；②將承臺(tái)看做撐拉桿體系計(jì)算）

牛腿計(jì)算：

裂縫控制要求：

撐拉桿體系：

（4）加載梁計(jì)算。加載梁為本加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)之一，加載梁的安全可靠直接關(guān)系到加固方案的長(zhǎng)期可靠使用[4]。加載梁采用雙工字鋼，預(yù)應(yīng)力采用Φ32 螺紋鋼，使用midascivil 建立梁?jiǎn)卧M(jìn)行加載后應(yīng)力驗(yàn)算，結(jié)果如下圖：

加載梁受力后跨中最大應(yīng)力：

滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依托實(shí)際項(xiàng)目工程，為顯著提高肋板臺(tái)樁基承載力，提出預(yù)應(yīng)力加載梁加固樁基的方法。通過(guò)預(yù)應(yīng)力加載，使新舊樁基共同受力，一方面大幅度提高基礎(chǔ)承載力，另一方面由于對(duì)加固方案各個(gè)步驟分析計(jì)算，樁基各部分受力明確，減少盲目加固所造成的樁基材料浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)通車實(shí)踐后，此加固方案為行之有效的方案，能有效的大幅度提高基礎(chǔ)承載力，對(duì)類似的工程有較好的借鑒作用。