橋下空間利用技術(shù)

鄭 海 張志卻

隨著我省社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，公路高架大范圍的發(fā)展，對(duì)橋下利用是個(gè)新課題，本文對(duì)橋下空間利用可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行簡(jiǎn)單論述。

1 工程背景

某高架橋中心樁號(hào)為K37+337.0，孔徑:

42-20+13+23-20+12+4-20+12+23-20+13.5+4-20+ 13.5+32-20+12+12-20+12+11-20+14+5-20+13+3-20+ 13+1-20。除跨越道路外，交角均為 90°，橋長(zhǎng) 3 328.5m。

橋梁上部第 67，72，96，101，134，147，165，169孔均為先張預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板，其余均為先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。下部第 1號(hào)～163號(hào)墩采用了預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁，第 164號(hào) ～169號(hào)墩采用了鋼筋混凝土蓋梁。

上部結(jié)構(gòu):先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、先張預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板;下部結(jié)構(gòu):柱式墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算

主要計(jì)算樁基在負(fù)摩阻力修正情況的承載力情況。

通過計(jì)算，下部樁基在考慮負(fù)摩阻力修正的情況下，大部分樁基都未能滿足承載力要求。

3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算

現(xiàn)根據(jù)橋下利用情況，模擬堆載寬度按 30m路基形式考慮，計(jì)算堆載后邊坡穩(wěn)定性。計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1。

滑動(dòng)圓心=(1.000，2.840)m;滑動(dòng)半徑=5.000m;滑動(dòng)安全系數(shù)=3.372;總的下滑力=2.302 kN;總的抗滑力=243.782 kN;土體部分下滑力=72.302 kN;土體部分抗滑力=243.782 kN。

4 橋下空間開發(fā)利用可能存在的問題

高架橋下空間利用，勢(shì)必有大面積堆載或新填土現(xiàn)象，由于橋區(qū)屬濱海泄湖相淤積平原，上部地層以淤泥質(zhì)土為主，工程地質(zhì)條件差，往往會(huì)導(dǎo)致以下兩種比較突出的情況:

1)造成相鄰墩臺(tái)不均勻沉降。

軟土層厚度大，層厚均大于 20m以上，堆載使樁周土體大量下沉或土層因孔隙水壓力消散而重新固結(jié)導(dǎo)致地面下沉，樁側(cè)土沉降大于樁的沉降，產(chǎn)生負(fù)摩阻力。

樁負(fù)摩阻力，就是樁身穿越軟弱土層，支承在較堅(jiān)硬土層上，當(dāng)軟弱土層因堆載壓縮發(fā)生地面沉降時(shí)，樁周圍土體相對(duì)樁身產(chǎn)生向下位移，這樣使樁身承受向下作用的摩擦力，軟弱土層的土體通過作用在樁側(cè)的向下的摩擦力而懸掛在樁身上，這部分作用于樁身的向下摩擦力，稱其為負(fù)摩阻力。

樁負(fù)摩阻力相當(dāng)于在樁頂施加荷載以外，又附加了一部分分布于樁側(cè)壁上的面荷載，它可能在上部結(jié)構(gòu)使用期間產(chǎn)生，如果在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮或未能充分合理地考慮到這種情況，對(duì)于端承樁，就有可能造成樁身或樁端地基破壞;對(duì)于摩擦樁，上部結(jié)構(gòu)就會(huì)加大沉降或產(chǎn)生不均勻沉降。

通過對(duì)高架各種類型的下部結(jié)構(gòu)支反力計(jì)算，在考慮了負(fù)摩阻力后，單樁承載力均有不足現(xiàn)象，這樣場(chǎng)地硬化或堆載容易產(chǎn)生墩臺(tái)沉降，建議增設(shè)立柱的沉降觀測(cè)點(diǎn)，做好防范工作，避免橋墩出現(xiàn)不正常的沉降，造成不可修復(fù)的損失。

2)造成樁基礎(chǔ)側(cè)向變形，甚至破壞。

大面積堆載對(duì)鄰近樁基的影響是一個(gè)復(fù)雜的樁土共同作用的問題，地面堆載引起地基土側(cè)向變形而擠壓樁基，使樁撓曲、水平移動(dòng)，甚至斷裂。臨近地面堆載的樁承受的側(cè)向土壓力與軟土地基的含水量、堆載的距離以及地基穩(wěn)定安全度的大小有關(guān)。寧波軟土含水量越大，橋下堆載的距離與樁基越近，地基的穩(wěn)定安全度越低，樁所承受的側(cè)壓力就越大。其中地基的穩(wěn)定安全度是主要因素，當(dāng)穩(wěn)定安全度小到地基產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，軟土作用在樁側(cè)的土壓力可以達(dá)到該軟土的不固結(jié)、不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，土體的側(cè)向位移量可以大到足夠使樁斷裂，從而使上部結(jié)構(gòu)面臨破壞的危險(xiǎn)。由于下部側(cè)向位移，會(huì)出現(xiàn)以下兩種危害:

a.若前后跨發(fā)生等量或等比位移，會(huì)造成橋梁在某伸縮縫處錯(cuò)開，梁端擠靠、破損現(xiàn)象;

b.若前后跨發(fā)生不等量位移，造成上部梁體扭曲，擋塊破損，嚴(yán)重的導(dǎo)致樁基剪斷。

5 技術(shù)建議

通過對(duì)高架各種類型的下部結(jié)構(gòu)支反力計(jì)算，在考慮了負(fù)摩阻力后，單樁承載力均有不足現(xiàn)象，并根據(jù)橋下堆載路基邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果分析，對(duì)橋下利用提出以下建議:

1)在開發(fā)利用過程中，對(duì)堆載距離和高度進(jìn)行有效控制，同時(shí)建議對(duì)樁柱增設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)。2)該區(qū)域的地質(zhì)條件差，軟土的不固結(jié)、不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)低，表層硬化后，一次性堆載強(qiáng)度不宜超過 3 t/m2。3)沿線暗埋的塘、浜、溝、坑穴等的不良地質(zhì)較多，對(duì)今后橋下堆載的穩(wěn)定性都有一定的影響，可采用局部挖除、換填處理。4)在堆載沙石等其他類似材料時(shí)，應(yīng)控制堆載總高度，同時(shí)進(jìn)行分層分期慢慢堆載，每次堆載高度不宜超過1.5m，切忌一次性堆放。5)堆載時(shí)，應(yīng)考慮整體沉降的影響。6)在堆載物的5m范圍內(nèi)，不得有其他淺基礎(chǔ)圍墻等構(gòu)筑物，避免在堆載后產(chǎn)生傾斜或破壞，影響過往行人的安全。

[1] JTGD60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2] JTGB01-2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] JTGD63-2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社，1997.

[5] JTGD62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] 杜國(guó)華，毛昌時(shí)，司徒妙齡，等.橋梁結(jié)構(gòu)分析[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1994.