昌吉乌昌大道跨头屯河大桥总长901.42m, 引桥长310m, 为现浇连续箱梁, 主桥长586.42m, 采用双层钢桁架结构, 线路为双向8车道城市快速路, 主桥承台横桥向长50.33m, 承台之间由连系梁连接为整体, 承台顺桥向长7m, 承台基坑开挖深度从9m~15m不等, 承台外边线距离公路仅4.5m~8m, 地质主要为圆砾土, 内摩擦角38°, 粘聚力为0Kpa, 平均密度20KN/m3, 无地下水。在保证社会车辆通行和基坑施工安全的情况下, 经过比较, 顺桥向采用放坡开挖, 横桥向选用悬壁式排桩进行支护。
(1) 施工工艺简单、工艺成熟、质量易控制、造价经济。
(2) 噪声小、无振动、无挤土效应, 施工时对周边环境影响小。
(3) 桩顶位移大, 内力分布不理想, 但可省去锚杆和支撑, 当基坑较浅且基坑周边环境对支护结构位移限制不严格时, 可优先选择使用悬臂式排桩。
(4) 地层适用性较广, 可用于软粘土到粉性土、卵砾石等浅基坑的支护。
本项目引桥桩基直径为1.2m, 旋挖钻机及钻头齐全, 不需另外增加施工设施固将桩径确定为1.2m。
根据《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ120—2012) 排桩嵌固深度按下式条件确定:桩距不宜大于2D, 为确保安全, 桩距采用2.2m, 小于2D=2.4m的要求。现场分两种情况:1是7#、8#墩左幅, 开挖最大深度为15m, 考虑上部2米放坡开挖, 基坑开挖深度为13m, 排桩埋深按13m考虑, 排桩长25.2m, 该排桩间距设计采用1.7m, 单侧设置12根支护桩。其它墩位开挖深度为9m-12m, 采用顶部放坡, 下部9m采用排桩支护, 排桩长17.2m, 排桩间距采用2.2m, 单侧设置8根支护桩, 排桩砼标号均为C35钢筋砼。
现就桩长为17.2m的悬臂式排桩嵌固深度采用Blum法进行计算说明:
土压力计算:,
主动土压力系数:,
被动土压力系数:,
基坑开挖地面处土压力强度,
土压力零点至开挖面的距离,
开挖面以上桩后侧主动土压力,
其作用点距地面的距离,
桩后侧开挖面与压力零点净土压力,
其作用点距地面的距离,
作用于桩后的土压力合力,
其作用点距离地面的距离,
将ha=6.18代入下式
解得x=5.09m,
取增大系数为1.2, 则该悬臂桩的嵌固深度为tmin=u+1.2x=6.7<0.8h=7.2
因此桩最小嵌固深度tm i n取值为7.2 m。则桩的最小长度lmin=h+tmin=16.2 m
由于施工现场环境复杂, 最终确定嵌固深度为9m, 桩长为17.2m。
最大弯矩点距土压力零点的距离
最大弯矩
排桩桩径b=1.2m, 计算宽度为0.9 (1+b) =1.98m,
因此排桩最大弯矩=1.98*Mmax=1997.9kn·m
本项目排桩采用均匀配筋, 17.2m悬臂式排桩纵向钢筋采用16根Φ25的HRB400钢筋, 箍筋采用φ10, 间距100mm。对于25.2m悬臂式排桩底部5.4m与桩顶部4m采用10根Φ32钢筋, 中间部分加密为30根Φ32钢筋, 箍筋采用φ10, 间距100mm。
式中M—桩的弯矩设计值 (KN·m) ;
a1—系数, 当混凝土强度等级不超过C50时, 取a1=1.0, 当混凝土强度等级为C80时, 取a1=0.94, 其间按线性内插法确定;
fc—混凝土轴心抗压强度设计值 (KN/m2) ;
A—支护桩截面面积 (m2) ;
r—支护桩的半径 (m) ;
a—对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与2π的比值;
fy—纵向钢筋的抗拉强度设计值 (KN/m2) ;
AS—全部纵向钢筋的截面面积 (m2) ;
rs—纵向钢筋中心所在圆周的半径 (m) ;
at—纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值, 当a>0.625时, 取at=0。
为了提高悬臂式排桩支护能力, 排桩顶部设置0.8m钢筋砼冠梁将排桩连续为整体, 提高抵抗整体位移和变形能力, 冠梁宽1.2m, 冠梁分别长19.9m和16.6m, 采用C30钢筋砼。
悬臂式排桩施工时按钻孔灌注桩施工方法进行作业, 施工前对悬臂式排桩进行编号, 先施工奇数桩再施工偶数桩。钻桩时保证钻孔垂直度, 防止窜孔。混凝土灌注桩纵向受力钢筋的接头不宜设置在内力较大处。同一连接区段内, 纵向受力钢筋的连接方式和连接接头面积百分率应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010对梁类构件的规定, 且不大于50%。桩基施工完毕以后应采用低应变动测法检测桩身完整性, 检测桩数不宜少于总桩数的20%, 且不得少于5根。桩位的允许偏差应为50mm;桩垂直度的允许偏差应为0.5%;
昌吉乌昌大道跨头屯河大桥新建工程深基坑悬臂式支护排桩于2016年12月完成, 2017年3月份开始进行深基坑的开挖施工, 至5月底完成桥梁承台、墩柱施工和基坑回填, 施工过程中采用徕卡DNA03电子水准仪和拓普康全站仪进行了沉降和位移监测, 通过对测量数据分析和现场观察, 悬臂式排桩支护稳定, 水平位移最大向内10mm, 沉降为5mm, 支护效果良好, 达到了基坑支护的目的, 为项目建设提供了坚实的保障。
摘要：目前国内桥梁基础多采用混凝土钻孔桩设计, 桩基础施工完成以后要进行基坑开挖, 再组织施工承台。很多公路桥梁临近城市周边, 或是市政工程需要进行基础开挖, 按常规放坡开挖占用场地较大且无法保证周边建筑物的安全, 必须对基坑进行支护后才能施工, 而采用悬臂式排桩支护可以垂直下挖, 减小占地的同时可以对周边建筑物提供安全保护, 而且排桩施工工艺与桥梁基础一样, 无需特殊施工设备, 可操作性强。本文结合工程实际, 就悬臂式排桩在深基坑支护中的应用进行叙述。
关键词：悬臂式,排桩,深基坑,支护
[1] 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会主编.深基坑支护技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.3:199-212.
[2] 建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012
[3] 建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009[S].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部. 2009
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