公路桥梁桩基设计应注意问题
公路工程桩基方案

公路工程桩基方案一、桩基的分类和性能要求1. 桩基的分类桩基根据桩体的结构形式和材料的不同,可分为混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管桩等。
混凝土桩是以混凝土为主要材料,通过现浇或预制的工艺制成的桩。
钢筋混凝土桩是由钢筋和混凝土组成的桩体,一般采用钢筋笼和混凝土浇筑的方式施工。
钢管桩是以钢管为桩体,通过打桩机将钢管打入地基形成的桩。
桩基的施工方案应根据地质条件、荷载要求、工程造价等因素合理选择桩型。
2. 桩基的性能要求在公路工程中,桩基的性能要求主要包括承载力、稳定性和变形性能等方面。
承载力是指桩基在受到水平和竖向荷载作用下的能力,稳定性是指桩基在不同荷载情况下的抗倾覆和抗滑移能力,而变形性能则是指桩基在荷载作用下的变形情况。
根据工程要求和实际情况,合理确定桩基的承载力和稳定性指标,确保桩基在工程运行期间能够满足设计要求。
二、桩基方案的制定1. 地质勘察和设计依据的分析在制定桩基方案之前,首先需要对工程现场进行地质勘察,获取地质地貌和地基条件等相关数据。
同时,还需要对桥梁、路基等工程结构的设计依据进行充分的分析和理解。
地质勘察的数据将为桩基方案的制定提供重要的依据,而设计依据的分析则有利于确定桩基的相关参数和性能要求。
2. 桩基方案的选定在进行桩基方案的选定时,需要综合考虑工程地质条件、承载要求、设计荷载、基坑开挖情况、桩基材料等因素。
同时,还需要根据工程的具体情况,选择适合的桩基类型和施工工艺,确保桩基在施工和使用过程中能够满足公路工程的要求。
3. 桩基的设计与计算在桩基方案确定后,需要对桩基的设计和计算进行详细的分析和评估。
设计和计算的内容主要包括桩基的受力分析、承载力计算、稳定性分析、变形性能评价等方面。
根据设计和计算的结果,确定桩基的尺寸、数量、布置方式等重要参数,并进行必要的检验和验算。
4. 桩基的施工工艺在桩基方案制定完毕后,需要对桩基的施工工艺进行详细的规划和安排。
施工工艺的内容主要包括桩基设备的选择、施工工序的确定、质量控制措施的制定、施工现场的安全管理等方面。
2024版《公路桥梁加固设计规范》

符合桥梁结构特点
加固设计应针对桥梁的具体结构特点, 采用适用的加固方法和材料,确保加 固效果与桥梁结构相匹配。
适应环境条件
加固设计应考虑桥梁所处的环境条件, 如气候、地质等,选择适应环境的加 固材料和施工方法。
考虑交通流量和荷载
加固设计应根据桥梁所在道路的交通 流量和荷载情况,确定合理的加固方 案,保证桥梁在加固后能够满足交通 需求。
梁和特殊桥梁,应用减隔震技术可显著提高结构的抗震性能。
06
加固设计计算与实例分析
加固设计计算原则和方法
承载能力极限状态计算
对桥梁结构进行承载能力极限状态计算,以确定加固措施所需的 结构强度和稳定性。
正常使用极限状态计算
考虑桥梁在正常使用条件下的变形、裂缝等要求,进行相应的极限 状态计算。
加固材料选择与计算
适用范围 适用于桥梁墩台开裂、破损或承载力不足的情况。通过加 固墩台,提高其承载能力和稳定性。
施工方法
可采用外包钢筋混凝土、粘贴钢板、增设预应力钢筋等方 法对墩台进行加固。同时,也可采用墩台拓宽、增设支撑 等措施提高整体稳定性。
注意ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ项 加固前需对墩台进行详细检测和评估,确定合适的加固方 案。施工过程中需严格控制施工质量,确保加固效果达到 预期要求。
在原结构基础上增加 钢筋或混凝土截面面 积,提高结构承载力 和刚度。
需要注意新旧混凝土 的结合质量和施工过 程中的养护问题。
适用于梁、板、柱等 构件的加固,施工简 便,成本较低。
粘贴钢板法
利用特制的建筑结构胶将钢板 粘贴在混凝土构件表面,使钢 板与混凝土形成整体共同受力, 提高结构承载力。
具有施工快速、现场无湿作业 或仅有抹灰等少量湿作业、对 生产和生活影响小等优点。
岩溶区公路选线、路基、桥梁、隧道设计重点与难点

1、岩溶区路线方案选择1.1、岩溶地区路线方案总体设计原则岩溶对公路工程的危害是多方面的,为减轻或避免这些危害,公路的线位的比选是重要的战略性问题。
1.1.1、路线尽可能绕避岩溶强烈发育地段,如密布的岩溶漏斗区、岩溶洼地的漏水部位。
若因地形条件其他控制性因素不能绕避时,设计应坚持尽快通过岩溶强烈发育区的原则,缩短在岩溶强烈发育区的路线长度。
1.1.2、路线尽可能避免与可溶岩地段断层构造相重叠或近距离平行,尽可能减少的岩溶工程处治费用。
这些地段岩层破碎,岩溶普遍存在。
1.1.3、路线尽可能避免与溶蚀沟谷的岩溶泉出露线重叠。
溶蚀沟谷的地下岩溶发育,线状展布的岩溶泉之下存在地下暗河的概率较大。
路线宜选择山腰线、山脊线,这些地段的岩溶概率要小得多。
1.1.4、路线尽可能绕避土洞发育区。
土洞发育区一般具备以下条件:地形为低洼岩溶洼地或溶蚀沟谷,可溶岩之上的黏性类土的覆盖层较厚,地下水在覆盖层内的升降变化幅度加大。
1.1.5 线路绕避网状洞穴和巨大空洞区。
除了较大范围内岩溶发育极强或强烈地段的线路方案选择问题,局部的或个体的岩溶大洞穴危害,特别是对于桥梁桩基基坑的承载力和稳定性,也会控制着线路位置的选择,制约施工的难度和高额的成本。
1.2、特殊岩溶地形、地貌单元线路位置的选择与评价1.2.1 孤峰平原区的线路选择该区特点:地势开阔,起伏平缓,点缀着孤峰残丘,低洼平坦地带有较多的土层覆盖,地表岩溶不发育,地表水丰富,地下水位埋藏浅,有的多具有统一水面。
岩溶地质问题:即地下水位下降引起的地面塌陷及岩溶水的侵袭,影响基础稳定。
如果出现多次或突然的地面塌陷,给公路行车及其建(构)筑物带来很大的危害,也为整治带来极大的困难。
路线方案:(1) 线路避开取水点可能形成的最大下降漏斗范围在抽水形成的降落漏斗范围内,由于水力坡降大、地下水流速快,水动力作用强烈,有利于真空吸蚀作用而形成塌陷,尤其在抽水点附近,更有利于发生塌陷,线路避开取水点愈远愈有利。
桩基础知识

桩基础知识桩基础知识一般性规定一、《建筑地基基础设计规范》1、摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍;扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍;当扩底直径大于2m时桩端净距不宜小于1m。
在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。
2、扩底灌注桩的扩底直径不应大于桩身直径的3倍。
3、桩底进入持力层的深度根据地质条件荷载及施工工艺确定宜为桩身直径的1~3倍。
在确定桩底进入持力层;深度时尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。
嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度不宜小于0.5m。
4、布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。
5、预制桩的混凝土强度等级不应低于C30,灌注桩不应低于C20,预应力桩不应低于C40。
6、桩的主筋应经计算确定,打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%,静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%,灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%(小直径桩取大值)。
7 、配筋长度:1) 受水平荷载和弯矩较大的桩配筋长度应通过计算确定;2)桩基承台下存在淤泥淤泥质土或液化土层时配筋长度应穿过淤泥淤泥质土层或液化土层;3) 坡地岸边的桩8度及8度以上地震区的桩抗拔桩嵌岩端承桩应通长配筋;4) 桩径大于600mm的钻孔灌注桩构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。
8、桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm,主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径(I级钢)的30倍和钢筋直径(II级钢和III级钢)的35倍。
对于大直径灌注桩当采用一柱一桩时可设置承台或将桩和柱直接连接桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。
9、在承台及地下室周围的回填中应满足填土密实性的要求。
二、《公路桥涵地基与基础设计规范》5.1.1桩可按下列规定分类。
1、按承载性状分类。
1)摩擦桩:桩顶荷载主要由桩侧阻力承受,并考虑桩端阻力。
公路桥梁桩基二类桩允许比例

公路桥梁桩基二类桩允许比例【最新版】目录1.引言2.桩基分类3.二类桩的定义和规定4.二类桩在公路桥梁桩基中的允许比例5.桩基检测技术规范6.桥梁桩基取芯检测规范7.公路桥梁桩基施工技术8.桩基施工中的常见问题及解决方法9.结论正文一、引言随着我国公路桥梁建设的快速发展,桥梁桩基的质量问题越来越受到重视。
桩基是桥梁结构的重要组成部分,其质量直接影响桥梁的安全稳定。
二类桩是桩基中常见的一种类型,那么它在公路桥梁桩基中的允许比例是多少呢?二、桩基分类桩基按照不同的分类标准可以分为不同的类型,如下:1.按桩数分类:单桩、排桩、群桩2.按位置分类:水下桩、水上桩3.按制桩方法分类:预制桩、灌注桩4.按成桩施工方法分类:人工挖孔桩、钻孔灌注桩等三、二类桩的定义和规定二类桩是指桩身有轻微缺陷,但不会影响桩身结构承载力的正常发挥的桩基。
根据《建筑基桩检测技术规范》的规定,二类桩的缺陷程度可以分为三个等级,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。
四、二类桩在公路桥梁桩基中的允许比例根据《公路桥梁设计规范》的规定,二类桩在公路桥梁桩基中的允许比例不应大于 100%。
这是因为二类桩虽然存在轻微缺陷,但其承载力仍能满足设计要求。
五、桩基检测技术规范为了保证桥梁桩基的质量,我国制定了一系列桩基检测技术规范,如《建筑基桩检测技术规范》、《公路桥梁桩基检测技术规范》等。
这些规范明确了桩基检测的方法、步骤和标准,为桩基质量检测提供了依据。
六、桥梁桩基取芯检测规范桥梁桩基取芯检测是桩基检测中的一项重要内容,其主要目的是获取桩基内部的实际情况,以便对桩基的质量进行准确评估。
根据《公路桥梁桩基验收规范》的规定,桥梁桩基取芯检测应符合相关技术要求,确保检测结果的准确性。
七、公路桥梁桩基施工技术公路桥梁桩基施工技术包括预制桩、灌注桩、人工挖孔桩、钻孔灌注桩等。
这些施工技术各有优缺点,应根据实际情况选择合适的施工方法。
八、桩基施工中的常见问题及解决方法桩基施工中可能会遇到各种问题,如桩身倾斜、位移、孔径偏差等。
公路桥梁设计规范

公路桥梁设计规范公路桥梁是道路交通系统中不可或缺的重要组成部分。
为了确保公路桥梁的安全可靠,需要遵守一系列的设计规范。
本文将介绍公路桥梁设计规范的相关内容,包括桥梁类型、设计原则、结构设计、施工技术以及养护要求等方面。
一、桥梁类型公路桥梁的类型多种多样,根据桥梁的功能和形式可以分为以下几类:1. 梁式桥:梁式桥是指梁体直接承受载荷的桥梁,其中包括简支梁、连续梁、刚构梁等形式。
2. 拱式桥:拱式桥是由拱形结构支撑的桥梁,适合跨越较大跨径的桥梁。
3. 悬索桥:悬索桥是通过一条或多条悬索连接桥塔与桥面板的桥梁形式,具备良好的抗震性能。
4. 斜拉桥:斜拉桥是通过斜拉索连接桥塔和桥面板的桥梁形式,具有较好的力学性能和审美效果。
二、设计原则公路桥梁的设计需要遵循以下原则:1. 安全性原则:桥梁设计应以确保使用安全为首要目标,充分考虑承受荷载、抗震性能以及运行安全等因素。
2. 经济性原则:桥梁的设计应在满足基本功能和安全要求的前提下,尽可能减少造价和维护成本。
3. 可行性原则:桥梁设计应在不同工况下保持稳定,合理布置桥墩、桥台和支座等结构要素。
4. 美观性原则:桥梁设计应注重审美效果,与周围环境相协调,展现独特的艺术特色。
三、结构设计公路桥梁的结构设计应满足以下要求:1. 跨径确定:根据预计承受的荷载和地形条件,确定桥梁的跨径范围,并选择合适的桥型。
2. 荷载计算:根据设计目标和标准要求,计算桥梁的荷载大小和作用位置,确保结构稳定。
3. 断面设计:选择合适的断面形式,包括梁型、墩台形式等,满足结构强度和刚度要求。
4. 材料选择:合理选择桥梁结构所使用的材料,如混凝土、钢材等,确保结构的耐久性和抗腐蚀性。
四、施工技术公路桥梁的施工过程需要注意以下技术要求:1. 桥梁基础施工:桥梁基础的施工应按照设计要求进行,包括桩基、桥墩和桥台的施工工艺。
2. 桥梁上部结构施工:根据设计图纸,合理组织预制构件的制作和运输,并注意施工过程中的安全措施。
公路桥梁桩基二类桩允许比例

公路桥梁桩基二类桩允许比例一、引言公路桥梁桩基是桥梁工程中的重要基础结构,其质量直接关系到桥梁的安全和使用寿命。
在桩基施工过程中,根据桩基承载力、沉降、渗透性等指标,将桩基分为一类桩和二类桩。
近年来,随着我国基础设施建设的快速发展,公路桥梁桩基二类桩的使用比例逐渐引起广泛关注。
本文将探讨公路桥梁桩基二类桩允许比例的相关问题,以期为桥梁设计和施工提供参考。
二、公路桥梁桩基二类桩的定义和作用公路桥梁桩基二类桩是指在承载力、沉降、渗透性等指标上不符合一类桩标准,但满足设计要求的桩基。
它们在桥梁工程中起到支撑桥梁结构、传递荷载、稳定地基等作用。
与一类桩相比,二类桩具有较低的工程质量要求,但在节约成本、缩短工期等方面具有一定的优势。
三、允许比例的制定背景和意义随着我国公路桥梁工程的快速发展,对桩基质量的要求也越来越高。
然而,在实际工程中,受地质条件、施工技术等因素影响,完全达到一类桩标准的项目较少。
为了合理利用资源、降低成本,制定公路桥梁桩基二类桩允许比例的政策具有重要意义。
这既可以保证桥梁的安全和耐久性,又可以提高工程效益。
四、我国相关政策规定及实际应用情况根据《公路桥梁设计规范》等相关文件,我国对公路桥梁桩基二类桩的允许比例有明确的规定。
在实际工程中,设计单位和施工单位需根据项目具体情况,合理控制二类桩比例。
近年来,我国公路桥梁桩基二类桩比例逐渐上升,但仍有一定的提升空间。
五、二类桩允许比例的影响因素公路桥梁桩基二类桩允许比例的制定和调整,受多种因素影响,如地质条件、桥梁类型、结构形式、设计理念等。
在实际工程中,需综合考虑这些因素,合理确定二类桩比例。
六、如何合理控制和优化二类桩比例1.加强地质勘察,为设计提供准确数据;2.优化设计方案,充分考虑二类桩的适用性;3.提高施工技术,确保桩基质量;4.加强监测与检测,及时发现和处理问题;5.强化管理,严格按照规范进行验收。
七、结论公路桥梁桩基二类桩允许比例是桥梁工程中一个重要的话题。
公路桥梁桩基施工常见问题及其处理对策探讨

2013年第8期 (总第234期) 黑龙江交通科技
HElLONGJlANG JlAOTONG KEJ No.8,2013
(Sum No.234)
公路桥梁桩基施工常见问题及其处理对策探讨 李建形 (贵州遵义高速公路建设投资有限公司)
摘要:对公路桥梁桩基施工中的常见问题及其产生原因进行了分析,并提出了针对性的处理对策。 关键词:公路桥梁;桩基施工;问题 中图分类号:U445 文献标识码:C 文章编号:1008—3383(2013)08—0142—01
1常见的质量事故及原因 1.1缩颈或孔斜事故 (1)在钻机钻孔过程中受到孤石或探头石的压力;(2) 钻机钻头受到软硬地层或岩面倾斜处受到较大的冲击力,使 得钻头受力不均匀;(3)钻头偏离摆动线路;(4)钻机自身不 合格,振动频率过大或钻机沉降过大;(5)钻具自身的原因, 钻具出现弯曲或磨损都有可能造成孔斜事故的发生。因此, 为避免出现因事故发生的延误工期的现象,要求必须对施工 的各个环节进行周密的检查。 1.2塌孔 (1)护筒及回填土操作不合理易引起塌孔事故;(2)钻
机操作不当,钻头在造作过程中出现使用事故;(3)泥浆具 有保护岩壁的作用,但是浓度较低的泥浆易引发塌孔事故的 发生;(4)泥浆水位低,起不到对孔壁的压力;(5)如果再往 孔内加水过程中水的流量过于迅速,容易引发塌孔事故; (6)钻头对松软砂层起到破坏作用。 1.3钢护筒变形 钢护筒变形事故是最容易发生的一种事故,该事故的隐 患存在于操作的每个环节中。某个过程的不规范都可能会 引起钢护筒变形,例如,钢护筒的制作就有严格的规范要求, 制作过程中若忽略某个规范或在焊缝中不符合要求,都会引 起钢护筒变形的发生。 1.4卡管与埋管 造成剪球时卡管的原因可能是由于剪球的制作问题,当 剪球的制作不符合规范的要求时,极易堵塞导管。其次,混 凝土的配比也是导致卡管事故发生的原因之一。当混凝土 的配备不符合要求,在封底过程中由于拌合的不均匀,这样 就导致了漏斗口的堵塞,卡管事故由此发生。此外,混凝土 有时过早凝固易造成卡管事故,该现象一般在混凝土灌注过 程中出现。最后,机械设备有时也会引起卡管事故,例如,当 机械设备出现故障后,如不及时排查,混凝土会长时间停留 在导管内,灌注中混凝土会因下落阻力而残留在导管内,由 此形成卡管事故。 埋管现象一般出现在浇注水下混凝土这一环节,在这一 过程中有时受到自然环境的影响,如暴雨洪水等自然灾害。 自然灾害会导致孔口受阻,浇灌被迫中断,埋管现象由此发 生。另外,钢筋笼也是造成埋管现象的另一因素,某些钢筋 笼质量效果差,焊缝焊接不牢固,同时,如果出现导管的埋藏 深度过深或受到混凝土的初凝现象,就会使得导管内摩擦力 急剧增大,在这种情况下也会发生埋管现象。 1.5导管漏水 导管材料劣质、检测未达标准、未经过充水试验等因素 是引发导管漏水的主要原因,使用此种导管易发生漏水现 象,严重的可出现断管现象。 2处理方法及预防措施 2.1 缩颈或孔斜的处理及预防 首先要清除孔口周围的堆积物,降低堆积物对孔口的压 力。其次,采用改装“正孔器”的方法是一种比较理想的方 式。“正孔器”的制作是由直径10 mm的厚钢板卷制而成, 利用钻杆与钻头连接十字架钢护筒,通过增加钻头的重量起 到预防缩颈事故的效果。关于对孔斜事故的预防,一般采用 钻头扫孔的方法,通过反复地扫孔最终钻孔成桩。另外,如 收稿151期:2013—03一l8 作者简介:李建形(1977一),男,工程师,从事公路工程施工管理。 ・142・ 果孔斜事故较为严重且纠斜没有起到效果,可将卵石等将偏 斜部位冲平,然后再进行钻进。 具体分析孑L斜事故的预防措施,主要有:(1)钻机摆放 要在平坦稳定的地基上进行工作,底座与转盘之间保持在同 一水平面上,同时重滑轮缘、卡孔和护筒中心保持在同一条 直线上;(2)钻具要随时不定期的进行检查,确保钻具的笔 直度,防止钻具弯曲、钻杆接头磨损严重、钻杆磨损大的钻具 进人孔内,及时对不合格的钻具进行维修;(3)开孔或换层 界面过程中,保证钻机的操作符合规范,防止产生盲目加压 的错误;(4)检孔器要不定时的进行检查。 2.2塌孔的处理 处理塌孔事故要根据实际的情况来采用合理的措施处 理。孔口坍塌要将护筒周围的回填土夯实,重新埋设加长护 筒,利用钻机钻孔时填入定量的卵石确保护壁的强度。孑L内 坍塌要根据坍塌的严重程度来处理,当轻微坍塌时可将粘土 混合物填至塌孑L,再进行钻进;严重坍塌则将粘土混合物回 填完成后确保沉积密实后再进行钻进。 2.3钢护筒变形防治 首先,计算桩基应用到的钢护筒;其次,通过加焊钢板不 断提高钢板的强度;最后,解决钢护筒的偏移问题,降低孔内 的摩擦阻力。 2.4卡管与埋管的处理 卡管主要处理方法为:(1)将钢筋进行捅塞球,混凝土 由此脱落。(2)利用机械方式脱落混凝土。(3)利用适当性 质的混凝土封底。另外,灌注中的卡管应当以预防为主。 埋管主要处理方法为:(1)合理安排浇注时间。(2)通 过提升导管使其并居钻孔中心,之后进行进一步浇注。(3) 对浇注的过程进行详细客观的记录。(4)加入混凝剂可预 防混凝土的初凝。 2.5导管漏水的预防 导管质量是防止导管漏水的关键,通过压水试验可以检 测导管的制作质量。压水试验时要注意导管的摆放应当处 于中间位置,目的是为了防止出现损伤导管的问题。同时压 力要大于灌注混凝土导管壁的最大压力。 2.6钢筋笼纠偏处理 (1)利用泥浆冲洗钢筋笼,将泥块与泥皮搅拌成浆后进 行提钻。(2)加快混凝土的浇灌速度与时间。(3)减少混凝 土与窜插导管。(4)孔口与钢筋笼之间固定牢固。 3总结 综上所述,由于桩基施工为地下工程或水下工程,因而 其施工质量控制难度较大,施工中容易出现质量问题。对 此,应强化对桩基施工质量问题成因及控制对策的研究,提 升桩基施工质量,促进公路桥梁建设事业的平稳、快速发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
公路桥梁桩基设计应注意的问题摘要:桥梁桩基设计直接关系到桥梁施工质量和工程造价。
就公路桥梁桩基设计中的一些问题进行初步探讨。
关键词:桥梁桩基;设计;桩基承载力
桥梁上部结构荷载通常较大,后期质量稳定、承载能力高的钻孔灌注桩往往成为绝大多数桥梁工程首选的基础形式。
桥梁桩基的设计是否得当,对工程造价、质量、工期及使用影响很大。
笔者结合工作实践,就桩基设计中的一些问题进行初步探讨。
1 正确区分端承桩和摩擦桩等桩基类型
通常认为,凡嵌岩桩必为端承桩,凡端承桩均不考虑土层侧阻力。
实际上,大量现场结果表明:桩侧阻力、端阻力的发挥性状与上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质和嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等因素有关。
一般情况下,上覆土层的侧阻力是可以发挥的,而且随着长径比l/d的增大,侧阻力也相应增大;只有短粗的人工挖孔嵌岩桩,端阻力先于土层侧阻力发挥,端阻力对桩的承载力起主要作用,属端承桩。
对l/d>15-20的泥浆护壁钻(冲)孔嵌岩桩,无论是嵌入风化岩还是完整基岩中,桩侧阻力均先于端阻力发挥,表现出明显的摩擦型。
对于l/d≥40,且覆盖土层不属于软弱土,嵌岩桩端的承载作用较小,此时桩基受力状态为摩擦桩,桩端嵌入强风化或中风化岩层中即可。
在某些地区,泥质软岩嵌岩灌注桩l/d>45时,嵌岩段总阻力占总荷载比例小于20%;l/d>60时,嵌岩段端阻力占
总荷载比例小于5%。
究其原因,一方面由于嵌岩桩桩身的弹性压缩,导致桩顶沉降,这个弹性压缩量引发了桩周土体的剪应力,也即是土对桩的摩阻力。
另一方面,钻孔桩的孔底残留的沉渣,形成一个可压缩的软垫,至使桩底也会产生沉降,这一沉降和上述桩本身的压缩导致桩身与土体、嵌岩段桩身与岩体产生相对位移,从而产生侧阻力。
而这种桩身弹性压缩和桩底沉降是随着长径比l/d的增大而增大的,因而导致摩擦力和侧阻力的增大。
同时,传递到桩端的应力也随嵌岩深径比hr/d的增大而减小。
当hr/d>5时传递到桩端的应力接近于零;但对泥质软岩嵌岩桩,hr/d=5-7时,桩端阻力仍可占总荷载的5%~16%。
由此可见,端承桩和摩擦桩的区分,不能单纯从是否嵌岩来区分,要考虑上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比和桩底沉渣厚度等因素。
2 科学计算桩基承载力
桩基承载力的计算是桥梁设计的重要内容。
关于承载力的计算公司,《公路桥涵地基与基础设计规范》(jtj024-85)给出了明确的规定:支承在基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)桩,其单桩轴向受压容许承载力[р],可按下式计算:
公式表明:嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力[р],仅取决于桩底处岩石的强度和嵌入基岩的深度,以及清孔情况、岩石破碎程度等因素。
根据规范描述,通常认为只要是嵌岩桩,就是端承桩,就适用于这个公式。
实际上,只有在嵌岩桩在清孔绝对干净,桩底
处于理想支撑,桩底岩石完整且强度很高时,桩的竖向位移很微小,桩基才表现为典型的端承桩,公式的使用是无可争议的。
实际工程中,只有当桩基长径比较小,土层侧阻力占比例不大时,桩基主要表现为端承桩的特征,公式才可使用。
公式中对“h”的要求是“桩嵌入基岩的深度,不包括风化层”。
通常的理解是桩必须嵌入新鲜基岩,而不论其上面风化岩层的强度如何。
有的强风化硬质岩(如花岗岩),其极限强度往往大于极软岩新鲜岩的强度。
说明一般硬质岩的微弱风化层、甚至强风化层的强度都相当高,不考虑这些层次的嵌岩深度,一律要求嵌入新鲜基岩是不妥的。
按照这个原则,在风化层很厚的情况下,桩基嵌岩很深。
在设计上,必然导致计算承载力[р]远小于实际极限承载能力р;在施工上,则会导致工程量的增大,工期的延长。
工程试验证明,当岩面较平整,桩的嵌岩深度h>2d时,桩侧嵌固力约占总荷载50%以上。
随着嵌固深度增加,承载力也随之增大。
但嵌固深度h>3d时,承载力增长不大。
公式中没有对h规定限值,也没有随h值增大而设定相关的折减系数。
因此,在桩基设计实践中,当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时,不妨考虑加大桩径。
3 准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度
桥梁工程桩基设计中,经常会遇到两软弱岩层之间穿越强度很高的一定厚度的岩层(夹层),或者有些地区溶洞比较发育。
如果这种夹层厚度不够承载厚度要求,钻孔桩就需要穿越夹层,以达到
持力层,这对施工机械和施工进度都是极大的考验。
对桩底基岩厚度的确定,主要有三个条件:(1)不考虑桩身周围覆盖土层侧阻力,嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度,按构造要求0.5m;(2)要求桩底以下3倍桩径范围内无软弱夹层、断裂带、洞隙分布;(3)在桩端应力扩散范围内无岩体临空面。
对于一般夹层,只要满足前两个条件即可作为持力层。
对岩溶地区桩基,由于岩体形状奇特多变,岩溶洞隙的分布毫无规律,现有勘探手段难以事先查明它的准确位置及大小,导致工期延长、工程费用增加。
基于计算所需的边界条件十分复杂,而岩溶地基比一般岩石地基影响因素更多,以前通常要求桩端下有4m、5m或5倍桩径持力层厚度,对于不同桩径、不同的单桩承载力,如果同样要求基桩端面以下有5m完整基岩,两者的可靠度是不尽相同的。
为使桩基设计经济合理,应根据经验值和试算数值相结合的方法来确定嵌岩深度及桩端持力层厚度。
4 采取合理的桩基配筋布置
基桩各截面的配筋,理论上应根据桩基内力进行计算布置。
桩基内力可采用m“法或其他有可靠依据的方法计算。
按m”法计算桩基时,桩身弯矩有四个特点。
(1)弯矩分布规律近于一条自顶向下衰减的波形曲线,且衰减很快;(2)桩身最大弯矩发生在第一个非完整波形内,一般在地面以下约3m位置;(3)桩身弯矩在第一个弯矩零点以下很小,可以忽略不计,其下桩身主要起传递竖向力作用;(4)第一个弯矩零点位置在桩入土深度h=4/αh处。
在设计中通常有两种钢筋布置方式。
一种是根据最大弯矩处进行配筋。
从桩顶一直伸到最大弯矩一半处下一定锚固长位置,减少一半配筋再一直伸至弯矩为零下一定锚固长位置,再下为素混凝土段,对于软基,桩主筋最好穿过软土层。
另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。
从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看,前一种更合理。
这是因为:由于桩基较长一段不设钢筋,比后者节省了部分钢筋;底部断桩时,钢筋笼拔出后,可原孔再钻,减少扁担桩发生机率。
但是,第二种配筋方式可以减小施工难度,桩基灌注混凝土时,钢筋笼的定位是十分重要的,钢筋布置到桩底,易于固定钢筋笼。
参考文献
[1]gb 50007-2002,建筑地基基础设计规范[s].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]黄求顺.嵌岩桩承载力的试验研究[a].全国建筑桩基技术规范专题报告,2004.
[3]黄良正.关于桥梁嵌岩桩设计的探讨[j].公路科技杂志,2003,(1).。