“逆作法”桥梁排桩式桥台合理尺寸计算探讨

城市建筑ｆ桥梁・隧道ｆ　ＵＲＢＡＮＩＳＭ　ＡＮＤ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　ｆ　ＢＲＩＤＧＥ・ＴＵＮＮＥＬ　‘‘　逆作法＂桥梁排桩式桥台合理尺寸计算探讨　涛一Ｎｉｕ　Ｔａｏ　Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　Ｓｉｚｅ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｏｗｅｄ　Ｐｉｌｅ　Ｔｙｐｅ　Ａｂｕｔｍｅｎｔ　ｆｏｒ“Ｔｏｐ—Ｄｏｗｎ　Ｍｅｔｈｏｄ’’Ｂｒｉｄｇｅ　一牛【摘　要】将用作临时支护的排桩与桥梁永久构件的桥台结　合起来，不仅能使结构受力合理，也节约　临时设施。本　文对排桩基于水平土拱效应的合理间距、逆作法施工过程　单桩所受士压力宽度，继而得取的桩间距。　（３）桩间土形成有效土拱所需的桩间距。　（４）在（２）（３）中取最小者与（１）比较，若　２式：柱侧得阻力之和与土拱压力平衡　２（ｃＦＨｔｇ￣ｏ＋ＣＸｆ　妒）：ｑ（Ｌ—ｂ）　②　中排桩作为单支点支护桩的合理入土深度、桩身强度及作　为永久桩基的最小桩长做了系统分析　［关键词］逆作法桩间距　ＩＡｂｓｔｒａｃｔＪ　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ａ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ａｂｕｔｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｐｉｌｅ，ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｍｏｒｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ａｌｓｏ　ｃａｎ　ｓａｖｅ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｔａｋｅｓ　ａ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｏｆｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｓｏｉｌ　ａｒｃｈｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｄｅｐｔｈ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅａｒｔｈ，　ｐｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｐｉｌｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｗｅｄ　ｐｉｌｅ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｓｅｖｅｒｅｄ　ａｓ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｐｉｌｅ　ｉｎ　ｔｏｐ—ｄｏｗｎ　ｍｅｔｈｏｄ　Ｃ０１１ｓｔ１２１ｃｔｉｏｎ．　【ＫｅｙｗｏｒｄｓＪ　ｔｏｐ—ｄｏｗｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｐｉｌｅ　ｓｐａｃｉｎｇ　排桩式支护结构形式简单造价较低，广泛应用　于大中型深基坑工程，但是这种支护方式往往被用　于临时工程，造成投资浪费。今年来，随着城市交　通量的快速增大和城市建设的快速发展，改造现状　平面交叉的工程愈来愈多，此类工程往往要求尽量　减小对现状交通的影响，这就催生了“逆作法”这　种施工工艺在此类工程桥梁建设中的应用，如果将　排桩支护和永久桥台结合起来，使其既在施工时作　为支护，又承担桥梁桥台的永久构造，这将大大减　小了投资浪费，所以本文研究的内容是一个具有重　要意义的工程问题。　本文从工程实际出发，介绍了西成新区沣东新　城某工程排桩式桥台的主要计算过程　本工程下穿　段采用２　ｍ×２０　１１１预应力混凝土箱梁桥跨越相交路，　桥梁总宽３６０Ｉｌｌ，主梁采用装配式预应力混凝土小箱　梁，桥梁为简支结构，桥面连续；桥梁采用圆柱形　桥墩，桩柱一体，柱径１．３Ｉｎ，钻孔灌注桩基础，柱　间垂直间距６ｍ，墩顶设盖梁；采用排桩式桥台，台　帽厚０．８ｍ，　０．８ｍ钻孔灌注桩基础。工程采用“逆　作法”施工，将桥梁桩柱施工完成后即架粱，然后　同时施工桥上构造、道路及桥下道路。桥台在”逆　作法”施工中兼做排桩支护。　桥台作为排桩支护时，依据《建筑基坑支护技　术规程》等相关规范规程，对排桩间距、桩身强度、　入土深度等进行核算。本次桥台桩间距是一个关键　指标，桩间距过大可能会造成支护作用失效，过小　又易造成投资增加，所以桩间距的合理选择是本次　计算的核心问题。本次桥台桩基设计共三大步骤：　一、桩间距确定过程　（１）根据规范查取作为有效摩擦桩的最小桩间　距。　（２）桩基承受土压力，根据桩基抗弯能力推得　大于（１）则取（１），若小于（１）则考虑重新选取　桩径，或结合第二步加大桩长。　二、桩长确定过程　（１）作为摩擦桩计算桩长。　（２）作为支护结构，求得满足要求的最小入士　深度。　（３）在（１）、（２）中取得较大者。　三、桩基配筋计算　（１）作为摩擦桩的配筋计算。　（２）作为支护桩的配筋计算。　（３）在（１）（２）中择其较大者指导桩基配筋。　本文摘取本工程计算中两个主要计算步骤即基　于水平土拱效应的最小桩间距计算及桩基作为支护　桩的入土深度、相应最大弯矩计算。作为桥台的摩　擦桩等其他常规汁算不作赘述。　该工程基坑深度为９　ｍ，从上而下土层概况为：　素填土２．６ｍ，黄土状粘土３．２Ｉｌｌ，黄土状粉土１．８ｍ，　中细砂１．４ｍ，基坑之下主要为黄土状粉土和中细砂　交替。基坑范围内土的平均参数为：　＝１９．５。，ｃ＝ｌ３　ｋＰａ，１，＝１８　ｋＮ／ｍ　；基坑以下土层平均参数为：　＝　２４。，ｃ－－Ｏ　ｋＰａ（不考虑其粘聚力），Ｙ＝１８　ｋＮ／ｍ　；　上部梁单梁单支点反力为，恒载１　１５７　ｋＮ，活载　３１２　ｋＮ。初拟桩径为０．８Ｉｌｌ，间距为２．０　ｍ。　四、土拱计算　ｑ　［ＩⅢⅡ　ⅡⅡ四　Ｙｆ　７　Ｉ　／—ｘ　ＦＶ　Ｒ　Ｌ】　ｉ。　ｆ　－＿　…————　——————————————————　图ｌ土拱简化受力模型　Ｌ：相邻两桩中心间距，ｌｌｌ：　厶：土拱跨度，Ｌｌ＝Ｌ—ｂ／２，ｍ；　Ｆ：拱高，跨中剥落度，ｍ；　Ｔ：拱圈厚度，Ｉｌｌ：　Ｑ：作用于单位高度土拱上的桩后土体线分布压　力（坑底处）；　ＦＨ，Ｆｖ：拱脚处水平、竖直反力；　Ｃ：粘聚力：１３　ＫＰａ：　：摩擦角１９．５。；　ｌ：士拱高度：本计算取１．　１式：土拱轴线方程：　＝　（　√）　①　３６５　Ｆ　：ｚ×ｃ×　×　（　ｓ。＋詈］　③　刚＝　ｘｑｘＬｘｆｋｅ④　为普氏土体坚固性系数，查得　ｏ・８　翼　：ｒ＝　础＝ｑ￣Ｌ　（，Ｌ－２ｂ，　＝譬　酱　，８＝ｗｃｔｇ（篙＿ｊ＝　：丽ｂ　Ｌ－ｂ＋喀　：￣　，　⑥　ｒ　＋　×。⑦　，＝２　×ｔｇ（４５　＋　③　：　③　ＦＨ＝　１　ｑ‰④　—Ｌ－ｂ＋　￣／（Ｌ　－ｂ）２巫＋１６ｆ　２⑥　２（４　ＬｂＬ－ｂ＋ｊ－３ｂ　　２）ｆ＋（２　一　）　￣８厂　—一　　⑦　＋　ｘＹ＝，ｔ　ｔ－０　．　ｌＦｎ＝　０　｝　　ｔ＝２　００８５５Ｖｍｍ　　土段末端；等值梁段３：由坑顶至剪力０点处。　参数意义：Ｒａ：支撑反力，ＫＮ；ｈＯ：支撑位置　与坑顶距离，ｍ；ｈ：坑ｉ＝；｛ｌ，ｍ；ｑ：堆载影响作用ＫＮ／ｍ￣；　２．计算土压力零点位置　翌！　“：　六、结语　：．９２．６２－２￣０＂２＂，／２．．３７：本次设计将用作临时支护的排桩与桥梁永久构　２．７５　，（　一　）　１８ｘ（２・３７—０・５０）　３．计算支撑反力咒和　Ｅ　＝　×（Ｉｌ＿６２＋９Ｚ６２）×　－　ｔ　ｘ９２６２￣２＂７５－５９６，４３ｈ／　．件的桥台结合起来，不仅使结构受力合理，也节约　了仅用临时设施的投资。计算研究过程中，对排桩　基于水平土拱效应的合理间距、逆作法施工过程中　排桩作为单支点支护桩的合理入士深度、桩身强度　以及作为永久桩基的最小桩长做１ｒ系统分析。经计　算下部各构件在设计荷载作用　是安全的。持久状　况承载能力极限状态正截面、斜截面承载能力经验　ｅａｌ：起始端等效土压力强度，ＫＮ／ｍ：；ｅａ２：坑底土　压力强度，ＫＮ／ｍ　＇；Ｅａ：等值梁段１土压力合力，ＫＮ／ｍ￣；　ａ：Ｅａ作用中心距坑顶距离，ＩＩｌ；ｕ：上压力０点距　坑底距离，ｍ；ｘ：最小入土深度距土压力０点距离，　ｍ：　土压力０点剪力值，ｋＮ；ｔ：最小入土深度，　ｑ＝６０ｋＮ　（接重型超重机距离板桩１　５Ⅲ内考虑　坚　————————　而——————一。。　——　丽广　一　Ｒ：　ｍ：ｘ０：剪力为０点也即弯矩最大点离坑顶距离，ｍ。　ｌ　：　ｈ＋“＾＾　！！　：　』：３０１Ａ２ｋｎ／ｍ　算满足规范要求；持久状况正常使用极限状态下结　构抗裂性及变形经验算满足规范要求；桩基竖向承　载力经验算满足规范要求，桥台作为排桩支护安全　稳定。　９＋２　７５　１　５　５９６—丽．４３ｘ（６．５７－１．５）２９５．０ｌ　＝参考文献　４．计算板桩的入土深度ｔ　［１］周德培，肖世围，夏雄．边坡工程中抗滑桩合理桩　间距的探讨＿ｌ１］岩ｈ：［程学报，２００４，２６（１）：　１　３２　ｌ３５　、『／　：／　：　（　一ｋ　）　ｌ８×（２．３７一ｏ　５ｏ）　７．２５ｍ　ｒｆ　＝“＋　＝２．７５＋７．２５＝１０．ＯＯｍ　［２］铁道部第　．勘测设汁院抗滑桩的设计与计算　［Ｍ］．北京：【｛】同铁道出版社，１９８３．　ｔ＝（１．１～ｌ　２）　０＝（１．１～１．２）×１０．００＝１１．Ｏ０～１２　ＯＯｍ　取ｔ：１２．Ｏｍ，板桩长９＋１２－２１　ｍ　图２土压力（台力）分布图　［３］冯君，吕和林，＝Ｆ成华．普氏理论在确定抗滑ｆ』｝间　距中的应用［Ｊ］．中国铁道科学，２００３，２４（６）：７９　８１．　［４］叶晓明，盂凡涛，许年春．土层水平卸载荷拱的形　成条件［Ｔ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（５）：　７４５　７４８．　５．最大弯矩Ｍ　的计算　先求Ｑ－Ｏ的位置　，再求该点Ｍ　点处土压力由三角形相似得　１　、２　１．主动土压力计算　ｒ＝１８　Ｏｋｎ／ｍ　ｃ＝１３ｋｐａ　＝１９　５。　ｋ　＝ｔｇ　（４５　／２）：ｔｇ　【４５。１９　５　／２）＝辔　３５　２５　＝０．５０　ＪＲ　＋　１１　一　（９２＿６２—１１．６２）＝ｏ　＝６．９９ｍ　［５］叶晓明．柱板结构　ｉ＝墙板上的ｌ　压力计算方法　［Ｊ］．地下空间，ｌ９９９，１９（２）：１　４２—１４６．　ｋ　＝ｔｇ　（４５。＋ｐ／２）＝ｆ　（４５。＋２４／８：，ｇ．１５７＝１．５４ｅ　＝２　３７　ｅ　＝ｑ　一２ｃ√　＝６０×０．５０—２Ｘ　１３　０．／０，５６５０　１１　６２ｋｎ／ｍ　３０１Ａ２＋０—１１．６２ｘ￣一４．５　ｖ￣＝０　Ｍ，￣［６ｊ卢坤林．被动桩桩『ＨＪ距的合理确定方案的研究和　对＿尢限条分法的探讨［Ｄ］．西安：两安建筑科技大　学，２００５．　２＝（ｇ＋　）　一２￣４ｋ，　＝（６０＋１８Ｘ　９）×０．５ｏ　２　×１３４ｏ．５Ｏ＝９２．６２　／ｍ　３０１．４２×【㈣删）　笔　＝ｔ２９７．６３ｋｎ／ｍ　根据上述计算可基本确定本工程最小桩长为　２１　ｍ，最小桩间距为２　ｍ，再根据摩擦桩所需桩长最　火桩身弯矩确定最终桩长并核算配筋。　（作者单位：西安市政设计研究院有限公司，西安　７１００６８）　（上接第３６４页）　（５）混凝土灌注前需要对混凝土拌合设备、运　３，对于塌方多发砂土层地区应采取的应对措　施　输车辆与发电机等关键发备进行备份，并准备充分、　详细的准备材料，保证混凝土灌注过程中不会出现　灌注－｝】断的情况，影响施工进度。　２．导管检验细化，进行整体试压，保证防渗效　果　（１）钻孔洋注桩中钻孔阶段应沣意对进尺速度　的控制，需选用密度与粘度较大的泥浆作为护臂，　提高施工质量。　（２）钻孔灌注桩ｔ｝一开钻前的阶段应注意埋牢固　护筒，并夯实护筒底部埋土。　（３）导管安装之前需要安排工作人员　】选用　流速较小水管进行供水。　４．注意事项　（７）混凝土关沣中应在每车灌注后及时测量表　面深度，测量过程中详细考虑倒生仲长率等相关影　响因素。测蹙后将测数值与理论量核对后拔管，保　证准确的测数值。　５　混凝土　酣工作优化，注意环境与气候因素　的景；响　应选择较好天气安排施工。若突遇降雨，应注　意控制施工进度。若无法完成灌注，Ｊ、　先测量深度　后，选择起吊设备缩短导管埋深，在雨停后４５　ｍｊ　ｎ　内灌注利余部分。　四、结语　（１）施工中需要对混凝土导管进行详细的榆验　（包括水密承压与街头抗拉等试验），保证导管良好　的防身效果。并在使用前对导管尺寸等细节进行详　细测量，记录试验中各项具体数据。　（２）混凝土导管试验中的安装于拆除环节需要　详细核定，安装阶段需要保证平顺摆放导管胶皮垫。　在螺栓连接中保证适度的紧固，避免出现螺栓断裂　与导管渗水问题，影响混凝土灌注效果。　（３）施工环节导管较多无法进行全面统一的试　验，需要在导管每次使用前做好质量检验，观察导　管外形与磨损程度　出现严重磨损与变形密封圈，　则需要更换　汪导管使用效果　（４）施工中还需要保证导管提升的准确高度，　（１）混凝上灌注前需注意对泥浆性能指标等控　制，标准如下：　项目比重粘度含砂率胶体牢沉碴厚度：　指标为１．０３～１．１０　１７～２Ｏ＜１％＞９８％３Ｏ　ｃｍ。　注：含胶体率、含砂率、沉碴厚度几项标准　（２）混凝士灌注前需检查导管底部高度是否与　钻孔底匹配。　（３）计算混凝土首批计量并将其一次性注入导　管，讲导管首次埋设深度控制在Ｉ　ｍ以上。　（４ｊ检验隔水栓匹配导管畅通度的尺寸。　（５）在混凝土首批下落后应持续灌注，并在后　期控制下料速度，将导管埋深控制于２～６　ｍ问。　钻孔灌注掂是施工隐蔽的水下工ｆ１，应根据实　际施工巾可能遇到的问题做好各项防范措施，并进　行严格地舱督与检验，保证施工各环节精确性与完　善性。这不仅可以避免后期施工事故，更能有效提　供施工质罱，保障钻孔灌注桩的优良情况。　参考文献　［１］解洪凯，张水吉，张毅，等．钻孔灌注桩断桩原因　分析及预防措施［Ｊ］．科技　ｊ企业，２Ｏｌ３（１）：７９　８Ｏ．　［２ｊ常学明．浅谈钻孔灌注桩断桩的原因分析及处理　方　法［Ｉ］．城『｝ｉ建没理论研究，２０１１（２９）：　１３卜ｌ：３２．　［３］赵静，董宇．钻孔灌注桩断桩的原因分析及处理　疗法［１Ｊ］．企业导报・上半月，２００９（５）：１３９】４Ｏ．　避免出现一次性提升高度与标准差异较大导敛的混　凝土扭折问题，影响导管防渗性能。　（５）导管卸除中需要保证适度拿取　保证取用　导管前后清洗洁净，注意使用前后的安全与１　生问　题　并按照导管编号统一排放导管，维持导管使用　与排放的次序性。　（６）应在混凝土运送至现场耐捡验塌落度与和　易性能。若不符合ｌ６～２２　ｃｍ，则应退回予以二次搅　拌。若仍不符合要求，则需选用新料。　（作者单位：中国中铁一局集团第二工程有限公司，　唐山０６３００４）　３６６