橋梁下部設(shè)計及上部施工應(yīng)注意的一些問題

1、<p>　　橋梁下部設(shè)計及上部施工應(yīng)注意的一些問題</p><p>　　摘 要：橋梁下部設(shè)計直接關(guān)系到橋梁施工質(zhì)量和工程造價，更涉及到橋梁的安全性。而國內(nèi)多起橋梁的突然破壞與倒塌，均因上部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量未達到規(guī)范和設(shè)計要求所造成。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范和筆者大量工作實踐，就橋梁下部設(shè)計和上部施工中的一些問題進行初步探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁下部設(shè)計；設(shè)計參考值；上部施工

2、</p><p>　　中圖分類號：U445文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　一、樁基設(shè)計 </b></p><p>　　1、正確區(qū)分端承樁和摩擦樁等樁基類型 </p><p>　　通常誤認(rèn)為，凡嵌巖樁必為端承樁，凡端承樁均不考慮土層側(cè)阻力。實際上，大量現(xiàn)場結(jié)果表明：樁側(cè)阻力、端阻力的發(fā)揮性狀與上

3、覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質(zhì)和嵌巖深徑比、樁底沉渣厚度等因素有關(guān)。 </p><p>　　一般情況下，上覆土層的側(cè)阻力是可以發(fā)揮的，而且隨著長徑比l/d 的增大，側(cè)阻力也相應(yīng)增大；只有短粗的人工挖孔嵌巖樁，端阻力先于土層側(cè)阻力發(fā)揮，端阻力對樁的承載力起主要作用，屬端承樁。對l/d>15－20 的泥漿護壁鉆(沖)孔嵌巖樁，無論是嵌入風(fēng)化巖還是完整基巖中，樁側(cè)阻力均先于端阻力發(fā)揮，表現(xiàn)出明顯的摩擦

4、型。對于l/d≥40，且覆蓋土層不屬于軟弱土，嵌巖樁端的承載。作用較小，此時樁基受力狀態(tài)為摩擦樁，樁端嵌入強風(fēng)化或中風(fēng)化巖層中即可。 </p><p>　　在某些地區(qū)，泥質(zhì)軟巖嵌巖灌注樁l/d>45 時，嵌巖段總阻力占總荷載比例小于20%；l/d>60 時，嵌巖段端阻力占總荷載比例小于5%。究其原因，一方面由于嵌巖樁樁身的彈性壓縮，導(dǎo)致樁頂沉降，這個彈性壓縮量引發(fā)了樁周土體的剪應(yīng)力，也即是土對樁的摩阻

5、力。另一方面，鉆孔樁的孔底殘留的沉渣，形成一個可壓縮的軟墊，至使樁底也會產(chǎn)生沉降，這一沉降和上述樁本身的壓縮導(dǎo)致樁身與土體、嵌巖段樁身與巖體產(chǎn)生相對位移，從而產(chǎn)生側(cè)阻力。而這種樁身彈性壓縮和樁底沉降是隨著長徑比l/d 的增大而增大的，因而導(dǎo)致摩擦力和側(cè)阻力的增大。 </p><p>　　同時，傳遞到樁端的應(yīng)力也隨嵌巖深徑比hr/d 的增大而減小。當(dāng)hr/d>5時傳遞到樁端的應(yīng)力接近于零；但對泥質(zhì)軟巖嵌巖樁，

6、hr/d=5－7 時，樁端阻力仍可占總荷載的5%～16%。 </p><p>　　由此可見，端承樁和摩擦樁的區(qū)分，不能單純從是否嵌巖來區(qū)分，要考慮上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質(zhì)、嵌巖深徑比和樁底沉渣厚度等因素。 </p><p>　　2、科學(xué)計算樁基承載力 </p><p>　　樁基承載力的計算是橋梁設(shè)計的重要內(nèi)容。關(guān)于承載力的計算公司，《公路橋涵地基

7、與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTG D63-2007)給出了明確的規(guī)定：支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)樁，其單樁軸向受壓容許承載力［Р］，可按下式計算： </p><p>　　［Р］ ＝（c1 A＋c2 U h）Ra </p><p>　　其中：Ra――天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度 </p><p>　　h――樁嵌入基巖深度，不包括風(fēng)化層 </p><

8、;p>　　U――樁嵌入基巖部分的橫截面周長，按設(shè)計直徑計算 </p><p>　　A――樁底截面面積 </p><p>　　c1、c2――根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素確定的系數(shù) </p><p>　　上式表明：嵌巖樁的單樁軸向受壓容許承載力［Р］，僅取決于樁底處巖石的強度和嵌入基巖的深度，以及清孔情況、巖石破碎程度等因素。根據(jù)規(guī)范描述，通常認(rèn)為只要是嵌巖樁

9、，就是端承樁，就適用于這個公式。實際上，只有在嵌巖樁在清孔絕對干凈，樁底處于理想支撐，樁底巖石完整且強度很高時，樁的豎向位移很微小，樁基才表現(xiàn)為典型的端承樁，公式的使用是無可爭議的。實際工程中，只有當(dāng)樁基長徑比較小，土層側(cè)阻力占比例不大時，樁基主要表現(xiàn)為端承樁的特征，公式才可使用。 </p><p>　　公式中對“h”的要求是“樁嵌入基巖的深度，不包括風(fēng)化層”。通常的理解是樁必須嵌入新鮮基巖，而不論其上面風(fēng)化巖層

10、的強度如何。有的強風(fēng)化硬質(zhì)巖(如花崗巖)，其極限強度往往大于極軟巖新鮮巖的強度。說明一般硬質(zhì)巖的微弱風(fēng)化層、甚至強風(fēng)化層的強度都相當(dāng)高，不考慮這些層次的嵌巖深度，一律要求嵌入新鮮基巖是不妥的。按照這個原則，在風(fēng)化層很厚的情況下，樁基嵌巖很深。在設(shè)計上，必然導(dǎo)致計算承載力［Р］遠(yuǎn)小于實際極限承載能力Р；在施工上，則會導(dǎo)致工程量的增大，工期的延長。 </p><p>　　工程試驗證明，當(dāng)巖面較平整，樁的嵌巖深度h&g

11、t;2d 時，樁側(cè)嵌固力約占總荷載50%以上。隨著嵌固深度增加，承載力也隨之增大。但嵌固深度h>3d 時，承載力增長不大。公式中沒有對h 規(guī)定限值，也沒有隨h 值增大而設(shè)定相關(guān)的折減系數(shù)。因此，在樁基設(shè)計實踐中，當(dāng)樁基承載力需要通過較大的嵌巖深度來提高時，不妨考慮加大樁徑。 </p><p>　　3、準(zhǔn)確確定嵌巖深度及樁端持力層厚度 </p><p>　　橋梁工程樁基設(shè)計中，經(jīng)常會遇

12、到兩軟弱巖層之間穿越強度很高的一定厚度的巖層(夾層)，或者有些地區(qū)溶洞比較發(fā)育。如果這種夾層厚度不夠承載厚度要求，鉆孔樁就需要穿越夾層，以達到持力層，這對施工機械和施工進度都是極大的考驗。 </p><p>　　對樁底基巖厚度的確定，主要有三個條件：(1)不考慮樁身周圍覆蓋土層側(cè)阻力，嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化硬質(zhì)巖體的最小深度，按構(gòu)造要求0.5m；(2)要求樁底以下3 倍樁徑范圍內(nèi)無

13、軟弱夾層、斷裂帶、洞隙分布；(3)在樁端應(yīng)力擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面。對于一般夾層，只要滿足前兩個條件即可作為持力層。對巖溶地區(qū)樁基，由于巖體形狀奇特多變，巖溶洞隙的分布毫無規(guī)律，現(xiàn)有勘探手段難以事先查明它的準(zhǔn)確位置及大小，導(dǎo)致工期延長、工程費用增加?；谟嬎闼璧倪吔鐥l件十分復(fù)雜，而巖溶地基比一般巖石地基影響因素更多，以前通常要求樁端下有4m、5m或5 倍樁徑持力層厚度，對于不同樁徑、不同的單樁承載力，如果同樣要求基樁端面以下有5m 完

14、整基巖，兩者的可靠度是不盡相同的。為使樁基設(shè)計經(jīng)濟合理，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗值和試算數(shù)值相結(jié)合的方法來確定嵌巖深度及樁端持力層厚度。 </p><p>　　4、采取合理的樁基配筋布置 </p><p>　　基樁各截面的配筋，理論上應(yīng)根據(jù)樁基內(nèi)力進行計算布置。樁基內(nèi)力可采用m“法或其他有可靠依據(jù)的方法計算。按m”法計算樁基時，樁身彎矩有四個特點。(1)彎矩分布規(guī)律近于一條自頂向下衰減的波形曲線，且衰減

15、很快；(2)樁身最大彎矩發(fā)生在第一個非完整波形內(nèi)，一般在地面以下約3m 位置；(3)樁身彎矩在第一個彎矩零點以下很小，可以忽略不計，其下樁身主要起傳遞豎向力作用；(4)第一個彎矩零點位置在樁入土深度h=4/αh 處。 </p><p>　　在設(shè)計中通常有兩種鋼筋布置方式。一種是根據(jù)最大彎矩處進行配筋。從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長位置，再下為素混凝土段，對

16、于軟基，樁主筋最好穿過軟土層。另一種是將基樁主筋一半部分一直伸到樁底。從樁體受力和節(jié)省工程費用以及發(fā)生事故處理的難度來看，前一種更合理。這是因為：由于樁基較長一段不設(shè)鋼筋，比后者節(jié)省了部分鋼筋；底部斷樁時，鋼筋籠拔出后，可原孔再鉆，減少扁擔(dān)樁發(fā)生機率。但是，第二種配筋方式可以減小施工難度，樁基灌注混凝土?xí)r，鋼筋籠的定位是十分重要的，鋼筋布置到樁底，易于固定鋼筋籠。 </p><p>　　二、下部結(jié)構(gòu)擬定參考值 &

17、lt;/p><p><b>　　1、系梁： </b></p><p><b>　　2、墩樁 </b></p><p>　　T 梁及箱梁橋樁、柱尺寸參考（括號內(nèi)為箱梁數(shù)據(jù)） </p><p>　　樁基截面配筋率：按計算配筋量乘1.2 倍，并不小于0.7%；裂縫配筋按裂縫寬度0.2mm 控制。樁基構(gòu)造配筋（

18、0.7%）如下表： </p><p>　　加勁筋直徑：當(dāng)樁柱直徑小于等于1.2 米時，采用Ф20mm加勁筋；樁柱直徑大于1.3 米，小于2 米時，采用Ф25mm加勁筋；樁柱直徑大于等于2 米時，采用Ф28mm加勁筋，一般與主筋同徑，大樁柱徑可視情況加粗加勁筋直徑。 </p><p>　　三、橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)注意的一些問題 </p><p>　　橋梁上部結(jié)構(gòu)，對于

19、標(biāo)準(zhǔn)跨徑，設(shè)計均采用通用圖，而對于非標(biāo)準(zhǔn)跨徑，亦通常利用標(biāo)準(zhǔn)跨徑梁板進行修改。且施工中對下部結(jié)構(gòu)重視有余，對上部結(jié)構(gòu)重視程度不夠，造成了施工不合理和管理錯位，甚至發(fā)生工程質(zhì)量事故。下面對橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法應(yīng)注意的問題進行闡述。 </p><p>　　1、后張法預(yù)應(yīng)力空心板梁 </p><p>　?。?）空心板梁預(yù)制施工工藝。首先規(guī)劃預(yù)制廠地，平整壓實，處理好場地地基，按設(shè)計圖紙鋪設(shè)板梁底

20、模。由鋼筋班按圖紙下料，制作鋼筋，運到現(xiàn)場，在底板上按設(shè)計位置綁扎。波紋管用機械卷制，按設(shè)計長度連接，接頭處用膠帶纏牢，防止漏漿，按設(shè)計位置安放并牢牢固定。板梁芯模采用定購橡膠芯模，內(nèi)充空氣，用定位鋼筋將其固定。芯模安放前要進行充氣檢查，保證不漏氣。模板采用大型鋼模板整體拼裝，模板側(cè)模應(yīng)支撐牢固，尺寸準(zhǔn)確，保證順直，上、下都要用螺栓拉牢，保證不變形，不漏漿。板梁砼采用500L以上強制式拌合機現(xiàn)場拌制，小翻斗車運輸，人工輸送入模，澆注砼時

21、應(yīng)注意澆注順序和厚度，振搗時應(yīng)避開波紋管和橡膠芯模，防止因振搗不當(dāng)而使膠囊上浮、變形。板梁砼澆注后應(yīng)進行收漿抹面，并在定漿后進行二次抹面、拉毛。掌握好抽出芯模的時間，及時將橡膠芯模抽出洗凈。板梁澆注后及時覆蓋養(yǎng)生，保證砼的濕度。到一定強度后拆除模板，砼強度達到100%時穿鋼絞線，用兩端張拉法進行張拉。張拉采用應(yīng)力和伸長量雙控。當(dāng)伸長量超過設(shè)計值6%時，應(yīng)松張預(yù)應(yīng)力，查明原因重新張拉。張拉初值控制在10-25%之間，取10%為拉力，預(yù)應(yīng)力

22、鋼材伸長量為初拉力以后測得的</p><p>　?。?）橋面鋪裝。橋面鋪裝前需現(xiàn)澆板梁間接縫砼并連接鋼索張拉壓漿后，才能進行橋面施工。綁扎橋面鋼筋網(wǎng)，測量橋面控制標(biāo)高，支模板，空壓機清理板梁上雜物，并灑水濕潤板梁。橋面鋪裝為連續(xù)鋼筋混凝土，砼在拌和站集中拌和，罐車運輸，泵車輸送至橋面，插入式振搗器和平板振搗器振搗，行夯刮平。橋面鋪裝要控制好橋面砼標(biāo)高和平整度，誤差不大于±10mm，施工中在橋面鋼筋上安放

23、行夯鋼管軌道，每隔三米測量一控制點，確保橋面標(biāo)高，平整度和橫坡度，橋面砼一定要進行二次收漿、拉毛，及時噴灑養(yǎng)生劑或其他方式養(yǎng)生以防開裂。 </p><p>　　2、現(xiàn)澆鋼筋砼箱梁 </p><p>　　基礎(chǔ)處理：箱梁施工前，首先將橋跨處場地推平、碾壓，壓實度達到95%以上，個別軟弱地基填以灰或砂礫，分層夯實，確保地基承載能力200KN/平方米。然后根據(jù)支架設(shè)計間距放出支架基礎(chǔ)位置，上鋪5厘

24、米細(xì)砂，在細(xì)砂上沿橫橋向鋪設(shè)鋼板樁，鋼板樁口朝上，做為支架條形基礎(chǔ)。箱梁模板支架采用碗扣式滿堂支架，支架在縱向每隔1.2米布設(shè)一道，橫橋向在底板處間距1.3米，腹板下0.3米，翼緣板處1.5米。支架下部為螺旋調(diào)整底桿，頂端為螺旋調(diào)整頂托，長度分別為50厘米。碗扣支架搭設(shè)后，均有縱橫向連桿，保證支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。支架頂端用50型輕軌做為橫梁。箱梁底模采用鋼柜架式大型底模，上鑲4厘米木板，木板上鋪2毫米厚鋼板，在支架搭設(shè)好后，根據(jù)橋軸線對支架進

25、行調(diào)整，然后安裝箱梁底模，并進行軸線和標(biāo)高調(diào)整，均滿足要求后再安裝箱梁側(cè)模板，側(cè)模板從梁一端順序安裝，要求接縫嚴(yán)密，相鄰模板接縫平整。支架、模板預(yù)壓：用相當(dāng)于澆筑段箱梁重量的80%對支架模板進行預(yù)壓，以消除支架體系的非彈性壓縮。待此非彈性壓縮穩(wěn)定后即撤除預(yù)壓。鋼筋由鋼筋班下料成型，先綁扎底板鋼筋，再綁扎橫隔板和腹板鋼筋，綁扎定位牢固后，支內(nèi)腹板模板和堵頭模板，經(jīng)駐地監(jiān)</p><p><b>　　參考文