桥梁基础开挖问题和处置措施

技术应用Technical application 摘要：以河南省焦作市某桥在河道治理时对桩基开挖所面临的问题和处置措施进行介绍，为以后同类问题的解决提供参考。关键词：基础开挖；承载能力；河槽开挖文章编号：2096-4137（2019）07-121-02 DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2019.07.27■ 文／惠　丕　何金纬桥梁基础开挖问题和处置措施1　项目概述洪水频率：1/100。（１）主河槽开挖直接造成桩大沙河位于河南省焦作市南1.2　桥位处地质情况基有效长度缩短，影响桩基竖向承部，是焦作市南去必经的一条河桥位处于秦岭东西复杂构造带载能力；流，因生态环境保护和河道治理需北缘，太行山复背斜东南翼，由寒武（２）大沙河在新的河槽内对要，对大沙河主河槽进行扩挖。本系上统凤山组，奥陶系中统、石炭系河道冲刷，进一步减小桩基有效长桥横跨大沙河是焦作市南去道路上中、上统，以及零星出露的二叠系下度，影响桩基竖向承载能力。的一座重要桥梁，根据河槽扩挖方统山西组岩层组成单斜构造。桥位处2.1　桩基承载能力计算案，基础开挖最大深度达6m。为保黄土层较厚（＞50ｍ），在路线范围主河槽开挖6m，开挖范围内证河槽开挖后后本桥在运营中的安内，不存在其他不良物理地质现象。地质为亚粘土和人工填土，承载能全性，需对本桥进行承载力验算等桥梁示意图如图１所示。力验算时分别对原桥部分桩基和拼一系列处置措施。宽侧桩基进行验算，根据墩高和墩1.1　桥梁基本情况2　桥墩承载能力验算位选取7号桥墩作为验算墩。拼宽本桥跨径组成（5×30+5× 根据大沙河主河槽扩挖方案，侧7#桥墩墩高6.6m，柱径1.4m，桩30）m，桥梁全长：308.2m，桥梁需要对本桥4～9孔桥下开挖6m，缩径1.6m，桩基长度48m，桩底位于全宽24m，桥梁设计角度为90°，短桩基有效长度，影响结构承载能黄土层。原桥7号桥墩墩高6.5m，双幅双向通车。上部结构为装配式力。同时开挖后新的黄土层裸露在柱径1.4m，桩径1.5m，桩基长度预应力混凝土连续箱梁，下部结外，后期在大沙河的作用下产生冲45m，桩底位于黄土层。计算结果构为柱式台和柱式墩，墩台均采刷，引起桩基长度进一步缩短，因如表１所示。用桩基础，桩基均按照摩擦桩设此大沙河主河槽扩挖后对本桥承载由表1计算结果看出7号桥墩桩计。设计荷载：汽车-超20级，挂能力的影响表现在以下２个方面：基开挖6m后，桩基竖向承载能力可车-120。设计洪水频率：1/100。表1 7号桥墩桩基竖向承载力验算2008年，本桥进行了改扩建原桥侧7号桥墩拼宽侧7号桥墩设计，扩建方案为在原桥两侧各项目未开挖开挖6m未开挖开挖6m拼接13.5m宽的预制箱梁，采用桩顶反力(kN·m)5636.636266.26832.817490.3上下均不连接的形式，跨径组成为（5×30+5×30）m，桥梁全长承载能力(kN·m)8250.907154.09425.568100.9316.82m，桥梁设计角度为90°。安全系数1.461.141.381.08桥梁上部结构采用装配式预应力混凝土连续箱梁；下部结构为柱式台和柱式墩，墩台均采用桩基础，桩基均按照摩擦桩设计。设计荷载：城-A，人群荷载：3.5kN/m2。设计图1　桥梁纵断面示意图中国高新科技 2019年第43期·121·4月上发网站9.indd 1212019/5/17 10:00:53Technical application技术应用 表2 7号桥墩桩基开挖后桩基持久状况承载能力验算表工 况轴力Nj弯矩M极限承载力 N是否（kN）（kN）jNu（kN）u/N裂缝宽度限值j（mm）（mm）满足最大轴力9229.8－26772.52.90－－－原桥侧最大弯矩8866.02039.213341.31.500.040.2满足最大轴力9165.6－ 27384.22.99－－－拼宽桥最大弯矩8959.52571.113231.91.480.050.2满足以满足《公路桥涵地基与基础设计分进行检查，同时采用外包混凝土规范》（JTG D63-2007）中规定的对桩基进行防护。摩擦桩承载能力要求。但原桥侧安（２）本桥桩基持力层为黄土全系数从1.46降至1.14，拼宽侧安层，施工前对桩基底部进行注浆固全系数从1.38降至1.08，安全储备化，以保证桩基在施工过程中和后降低较多。期运营中的安全。2.2　桩基持久状况承载能力极限（３）对主河槽采用重镀锌钢状态验算丝石笼网进行铺砌，以减小大沙河桩基开挖等效于将桩基有效长对主河槽的冲刷。度缩短了6m，因此有必要按照开挖后桩基受力状况，对桩基持久状况4　河槽开挖注意事项承载能力和墩顶的位移进行验算。为保证河槽开挖时桥梁的安全和桩侧土在水平方向的刚度按照m值边坡稳定，施工时应注意以下事项：法求解，采用有限元程序对桩基轴（1）河槽下挖深度较大，应按心受压和偏心受压进行计算，计算照多级边坡设置，以削减坡脚应力结果如表２所示。值。若边坡上有桥墩，在桥墩位置处由表2计算结果可以看出，在设置一个台阶，防止桥墩偏压；开挖6m后桩基承载能力安全系数最（2）河槽开挖6m后至黄土小值为1.48，裂缝最大宽度0.05mm层，黄土层接触河水可能引起力学桩基受压承载能力可以满足《公路性能发生变化，因此在开挖结束后钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设小范围内进行放水，待黄土浸泡一计规范》（JTG D62-2004）中关于段时间后重新钻孔取土，与原桥设轴心受压构件和偏心受压构件承载计黄土的力学参数进行对比，若变力要求。化较大应采对地基采取加固措施；（3）施工前在桥台路堤及桥3　基础处置措施墩上设置观测点，施工中加强对桥根据第2节计算结果，主河槽台路堤及桥墩的观测，有异常情况开挖6m后桩基持久状况承载能力和应及时停止开挖并进行处理；桩基竖向承载能力均可以满足规范（4）开挖时严格控制开挖断的要求，但安全储备降低，同时为面和坡率，避免超挖、不对称开挖防止后期大沙河桥对桥梁下部的冲的现象；刷，建议对桩基和主河槽采取一定（5）断面开挖时设置临时支的加固处治措施。档措施，以确保开挖安全；（１）施工时对开挖的桩基部（6）开挖坡顶不允许堆积等·122·中国高新科技 2019年第43期4月上发网站9.indd 122措施，桩周边土层要及时进行人工清理；（7）使用机械开挖时，施工边坡应适当留有修坡余量，再用人工修整，并满足设计要求的坡度和平整度；（8）施工机械应尽可能远离边坡边缘，若在边坡顶部边缘放置施工机械，应采取有效保证措施保证人员和设备的安全，计算堆载对边坡稳定的影响。5　结论本文以焦作市大沙河上的某一座桥梁基础开挖的设计和施工过程为例，介绍了桥梁基础进行不可恢复的开挖中需要注意的问题和桥梁安全验算的内容。并以计算结果为基础，对基础的加固保护措施进行了介绍，同时对河槽开挖过程中需要注意的问题进行说明，为以后类似项目提供一定的参考价值。但基础开挖对桥梁的影响表现在方方面面，本文仅以一座桥梁所遇到的问题进行介绍，具有一定的局限性，在实际项目中碰到其他的问题，应抓住问题重点制定具有针对性的处置措施。参考文献[1]中交公路规划设计院．公路桥涵设计通用规范(JTG D62-2004)[M]．北京：人民交通出版社，2004．[2]中交公路规划设计院．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[M]．人民交通出版社，2004．[3]中交第一公路勘察设计研究院有限公司．公路桥梁加固设计规范[M]．人民交通出版社．[4]中华人民共和国交通部标准．公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）[M]．人民交通出版社，2007．（作者惠丕系中交第一公路勘察设计研究院有限公司工程师）2019/5/17 10:00:53