周 鑫

橋梁嵌巖樁樁基的工程質(zhì)量取決于兩方面:1)嵌入基巖的深度與持力層的厚度;2)樁基本身的施工質(zhì)量。前者對于橋梁的整體穩(wěn)定性影響較大,當設(shè)計與設(shè)計依據(jù)的地質(zhì)條件不符時,一般應(yīng)該根據(jù)終孔原則由監(jiān)理工程師、業(yè)主、設(shè)計單位及施工單位四方聯(lián)席會議現(xiàn)場確定。工程技術(shù)人員可以通過必要的計算做到心中有數(shù),較為靈活地處理比較棘手的終孔問題。

在橋梁嵌巖樁施工中,基樁嵌入基巖之巖性、基巖的風化程度以及樁端嵌巖深度都應(yīng)該滿足設(shè)計要求,必要時可以根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、樁長、地質(zhì)情況等作相應(yīng)的調(diào)整。

黃延高速公路K226+860大橋為7×20 m部分預(yù)應(yīng)力空心板橋,樁徑1 m。人工挖孔樁施工中實際地質(zhì)情況與設(shè)計不相符,如2號墩及5號墩各樁分別經(jīng)3 m弱風化細砂巖,以下再嵌入弱風化泥巖2 m時,達到設(shè)計的樁尖標高。不滿足樁基“嵌入弱風化細砂巖不少于4 m”的設(shè)計要求。因此,應(yīng)針對實際的地質(zhì)情況,通過對比計算,確定出嵌入巖層的互層深度,并以此為依據(jù)進一步確定出基樁的終孔標高(見圖1)。

1 數(shù)學模型

2 嵌巖深度的比較(用求商比較法)

1)確定計算參數(shù) Ra,c1,c2。

Ra:按工程地質(zhì)勘察報告取平均值:

a.弱風化細砂巖:Ra1=9MPa=9000kPa;

b.弱風化泥巖:Ra2=7.4MPa=7400kPa。

c1=0.4,c2=0.03。

當嵌入弱風化細砂巖時,取β=1.0,有:

嵌入弱風化泥巖時,取 β=0.5,有:

2)求商比較。

式(4)÷ 式(3)得:h2′/h1′=1.559≈2。

即嵌入弱風化泥巖的深度,應(yīng)是嵌入弱風化細砂巖深度的2倍。

3)設(shè)計要求樁基嵌入弱風化細砂巖不少于4 m,今嵌入3 m弱風化細砂巖后,以下嵌入下層弱風化泥巖的最小深度折算為:

(4-3)×2=2 m。

所以,嵌入3 m弱風化細砂巖和2 m弱風化泥巖,即嵌巖總厚度為3+2=5 m時,滿足嵌固深度的要求。

3 P值的比較

由于設(shè)計未給定[P]值,今采用取差比較法,即組合巖層的單樁軸向受壓承載力的和PT減去原設(shè)計巖層的單樁軸向受壓承載力PS的差大于零時,滿足設(shè)計要求。

設(shè)計樁徑為1 m,有:

3.1 對于弱風化細砂巖

h=4 m(設(shè)計要求嵌入弱風化細砂巖的深度),PS=(c1A+c2Uh)Ra1。

3.2 取差比較

引用嵌巖深度的比較結(jié)果,即在嵌入3 m弱風化細砂巖及下層2 m弱風化泥巖時,基樁受弱風化細砂巖與弱風化泥巖的兩個樁周摩阻力及弱風化泥巖的一個樁底支承力共計三個力PT的作用(因而 A1=0),有:

求差值:PT-PS=(Ra2-Ra1)c1A+(h1Ra1+h2Ra2-hRa1)c2U。

將 h=4 m,h1=3 m,h2=2 m,A=π/4,U=π及 Ra1,Ra2的值代入上式,有:

即,PT-PS＞0,滿足單樁軸向承載力的設(shè)計要求。

4 結(jié)語

1)由以上對比計算可知,橋梁嵌巖樁基巖的巖性變軟時,按求商比較法計算出嵌入弱風化泥巖的深度約是嵌入弱風化細砂巖的2倍。即嵌入3 m弱風化細砂巖及其下2 m弱風化泥巖時,同時滿足該樁單樁軸向承載力與嵌固深度的設(shè)計要求,可以確認終孔。2)值得注意的是,人工挖孔樁成孔后應(yīng)及時灌注水下混凝土,以免泥巖暴露在空氣中引起急劇風化而強度降低,導致難以提供預(yù)期的樁底與樁周承載力。

綜上所述,橋梁施工的樁基終孔,可以結(jié)合不同的地質(zhì)情況,通過分析計算確定樁底基巖巖性變軟時的嵌巖深度,在滿足持力層厚度要求的前提下確定終孔標高,以控制樁基的終孔質(zhì)量,進而為橋梁提供安全、穩(wěn)定的基礎(chǔ)。同時,合理地控制變更費用與施工進度。

[1] JTJ 024-85,公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].