山區(qū)高速公路梁橋樁基礎(chǔ)設(shè)計

韓 虎 王白石 段曉彬

(云南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，云南 昆明 650011)

山區(qū)高速公路梁橋樁基礎(chǔ)設(shè)計

韓 虎 王白石 段曉彬

(云南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，云南 昆明 650011)

結(jié)合西部某山區(qū)高速公路橋梁的工程地質(zhì)條件，評價了該橋址區(qū)的穩(wěn)定性，選取了鉆孔灌注樁基礎(chǔ)形式，并介紹了該橋樁基礎(chǔ)設(shè)計的過程，提出了在該類橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)該考慮的因素，為實際工程中樁基礎(chǔ)的設(shè)計提供參考。

山區(qū)，高速公路，梁橋，樁基礎(chǔ)

西部山區(qū)近年來高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，各種大跨徑復雜橋梁不斷涌現(xiàn)，懸索橋、斜拉橋等特殊橋型的基礎(chǔ)設(shè)計已經(jīng)進行了很深入的研究。而在高速公路橋梁設(shè)計中量大面廣的就是中小跨徑的梁橋，中小跨徑梁橋一般采用標準跨徑，標準跨徑橋梁在新建高速公路工程中已廣泛應(yīng)用[1]，對于這些橋梁的樁基礎(chǔ)設(shè)計，可以參考的文獻和研究并不多。

與平原地區(qū)相比，山區(qū)高速公路地形和地質(zhì)更為復雜[2]，橋梁需要跨越河流和深谷，橋位工程地質(zhì)變化較大。常規(guī)標準跨徑橋梁多采用柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，面對復雜的地形和地質(zhì)情況，樁基礎(chǔ)的設(shè)計關(guān)系到整座橋梁的安全。本文對西部山區(qū)某高速公路橋梁進行分析，介紹該典型西部山區(qū)橋梁的樁基礎(chǔ)設(shè)計過程，為以后在該類橋型的樁基礎(chǔ)設(shè)計提供經(jīng)驗。

1 工程概況

1.1 橋梁概況

本橋為跨越山溝而設(shè)，上部結(jié)構(gòu)形式為預應(yīng)力混凝土T梁，孔徑布置為(4×30+3×30) m，下部橋墩為雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁寬度為16.5 m，具體橋型布置圖如圖1所示。

1.2 場地地層

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探揭露，擬建橋址區(qū)內(nèi)上覆地層主要有人工填土、第四系全新統(tǒng)坡殘積黏土，下伏基巖為華力西期輝綠輝長巖、泥盆系下統(tǒng)青山組灰?guī)r。地層巖性按照工程力學性能并結(jié)合工程特征共劃分為5個工程地質(zhì)單元層。①人工填土：黃褐色、褐灰色，稍密，稍濕，成分為灰?guī)r角礫混黏土。主要分布于鄉(xiāng)村便道上，鉆孔揭露厚度2 m。②第四系全新統(tǒng)黏土：棕褐色，硬塑，濕，頂部約0.5 m為耕土，局部段含圓礫稍多，約占10%～20%。主要分布于橋區(qū)溝谷底部，鉆孔揭露厚度為11 m。③輝綠輝長巖：黃褐、灰褐色，全風化，巖芯呈土夾碎石狀，錘擊易碎。廣泛分布于橋區(qū)，據(jù)工程鉆孔所揭露厚度12 m～17 m。④輝綠輝長巖：黃褐、灰褐色，強風化，輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖芯呈角礫～碎石狀。錘擊難碎。廣泛分布于橋區(qū)下部。⑤灰?guī)r：深灰色，中風化，微晶結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，裂隙發(fā)育，巖芯呈短柱、長柱狀、少量碎石狀，錘擊聲清脆較難碎。主要分布于大里程端橋臺附近。

1.3 橋址區(qū)穩(wěn)定性及適宜性評價

據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探揭示，場地未見滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地較穩(wěn)定，適宜建設(shè)。全風化輝綠輝長巖出露較好，但風化層較厚，邊坡現(xiàn)狀下處穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)蠕滑、坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。大里程端橋臺下伏地層為灰?guī)r，受斷裂影響，巖層破碎，應(yīng)采取適當?shù)墓こ谭雷o措施。

2 樁基礎(chǔ)設(shè)計

2.1 樁基選型

擬建橋梁全長216 m，采用鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)直徑采用2 m。鉆孔灌注樁為機械化作業(yè)，施工簡單，速度快，工藝成熟，過程安全可靠。

2.2 樁基承載力計算

1)鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力容許值。

根據(jù)規(guī)范[4]5.3.3條公式：

qr=m0λ{[fa0]+k2r2(h-3)}。

式中各參數(shù)的含義可參照規(guī)范中給的定義，在初步設(shè)計時，單樁軸向受壓承載力容許值可以根據(jù)樁基礎(chǔ)處地質(zhì)情況提供的參數(shù)進行估算，實際承載力要在現(xiàn)場靜載荷試驗確定。

表1 5號墩處地質(zhì)概況 kPa

2)樁長設(shè)計。本橋跨越深谷，地形陡峻，樁長設(shè)計應(yīng)參照橋位地質(zhì)縱斷面圖并結(jié)合鉆孔資料，整體來看，靠近后退岸樁基持力層可選擇為輝長巖，靠近前進岸樁基持力層可選擇為灰?guī)r，4號、5號、6號墩處覆蓋層較厚，并應(yīng)考慮人工填土的影響。以5號墩為例，樁基礎(chǔ)各層地基土力學參數(shù)見表1，并在有限元軟件MIDAS中求得5號墩樁頂軸力設(shè)計值為12 355 kN。由此，結(jié)合公式，經(jīng)計算可取5號墩樁長為25 m。根據(jù)各墩臺處樁基礎(chǔ)軸力設(shè)計值和實際地質(zhì)情況，分別算得0號臺所需樁長16 m，1號、2號、3號墩所需樁長20 m,4號墩所需樁長23 m，5號墩所需樁長25 m，6號墩所需樁長23 m，7號臺所需樁長12 m。

3 結(jié)語

橋位跨深溝，為典型的西部山區(qū)地形地質(zhì)。橋梁兩岸地質(zhì)情況不盡相同，樁基礎(chǔ)設(shè)計時一定要選取樁位附近真實可靠的地質(zhì)資料。同時，平原地區(qū)橋梁橫橋向樁長變化不多，山區(qū)橋梁橫橋向往往地面線較為陡峭，此時應(yīng)考慮施工過程中開挖施工平臺所造成的有效樁長的減少，合理增加樁長。西部山區(qū)高速公路常規(guī)橋梁上部結(jié)構(gòu)已普遍使用通用圖，標準化施工，結(jié)構(gòu)可靠，而下部樁基礎(chǔ)的設(shè)計由于所處地形地質(zhì)變化大，周圍環(huán)境復雜，理應(yīng)成為設(shè)計工作中的重中之重。樁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)結(jié)合橋位地質(zhì)縱斷面與鉆孔資料，選取符合實際樁位處的地質(zhì)資料，合理定義各參數(shù)值。從而根據(jù)樁頂軸力設(shè)計值和實際地質(zhì)情況，并考慮施工的便利性，調(diào)整橋梁樁徑與樁長。

[1] 姜愛國.廣樂高速公路橋梁上構(gòu)標準化設(shè)計[J].公路工程，2011,36(2):107-110.

[2] 郭明慧.平原地區(qū)公路梁橋樁基承載力分析[J].公路，2015(8):127-129.

[3] 黎立新.高速公路山區(qū)橋梁選型及安全風險評估[J].公路，2011(7):145-148.

[4] JTG D63—2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

Design of pile foundation for highway bridge in mountain area

Han Hu Wang Baishi Duan Xiaobin

(YunnanTransportationPlanningandDesignInstitute,Kunming650011,China)

Combining with the engineering geological conditions of western a mountainous area highway bridge, this paper evaluated the stability of the bridge site, selected the bored pile foundation form, and introduced the bridge pile foundation design process, put forward the factors that should be considered in bridge pile foundation design, provided reference for pile foundation design in practical engineering.

mountain area, highway, bridge, pile foundation

1009-6825(2017)01-0191-02

2016-10-27

韓 虎(1990- )，男，助理工程師

U443.15

A