大橋加固過程中新樁對已有樁基影響研究

王麗欣　楊　釗　陳培帥

(中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢　430040)

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大橋加固過程中新樁對已有樁基影響研究

王麗欣楊釗陳培帥

(中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢430040)

結合某橋梁加固工程實例，探討了新樁施工與沖孔擠土對已有樁基的影響，分析了新樁施工過程中已有樁基彎矩承載力，得出了一些結論，為工程施工提供了依據(jù)。

橋梁，樁基，承載力，沖孔擠土

1　工程概況

某大橋主橋23號墩原樁基長度 47 m，在中細砂層中的長度約為17 m,在卵石夾土層中的長度約為15 m。現(xiàn)需對橋梁進行基礎加固，樁基加固工程過程中，新樁對已有樁基可能存在的影響主要包括：已有樁基側摩阻力和端承力是否有較大變化；新樁施工附加彎矩是否會導致已有樁體破壞[1-5]。

新樁和已有樁直徑均為1.5 m，樁體凈間距為1.5 m。施工過程中前10 m采用振動錘下放鋼護筒，采用正循環(huán)系統(tǒng)出渣，后續(xù)部分采用沖擊成孔方式。已有樁和新樁總長度分別為47 m和60 m，承臺傳遞至已有樁頂部荷載為2 200 kN。

2　新樁施工對已有樁樁基承載力的影響

建立有限元模型，開展新樁施工對已有樁樁側摩阻力和端承力影響研究，計算模型如圖1所示。

已有樁基為摩擦樁，樁體下部為素混凝土，樁基自重約為1 900 kN，樁頂承臺傳遞荷載為2 200 kN，提取各個工況條件下樁端反力，根據(jù)力平衡計算樁側摩阻力變化，如表1所示。計算結果顯示，已有樁端端承力在新樁施工過程中變化很小，表明已有樁基較穩(wěn)定，未發(fā)生因擠土或沖擊荷載等造成的較大的樁側摩阻力變化[6-8]。

表1　樁端和樁側阻力　kN

3　新樁施工過程中已有樁基彎矩承載力分析

樁體直徑為1.5 m，按照《混凝土結構設計規(guī)范》，由已有樁基配筋圖可知，樁體上部25 m極限彎矩值為2 300 kN·m，樁25 m～35 m處極限彎矩值為1 200 kN·m。

已有研究資料表明，沖擊成孔過程中，隨著沖擊荷載深度的增加，樁身剪力和彎矩呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，這是由于沖擊荷載位于地面位置時，其動力沖擊影響范圍較小，隨著沖孔深度的增加，沖擊荷載的影響范圍呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，影響范圍越大則擠土效應越明顯，附加彎矩愈大。

計算結果顯示，本工程已有樁彎矩最大值隨沖擊荷載深度增加呈現(xiàn)逐漸減小并逐漸趨穩(wěn)的態(tài)勢，這是由于新樁前10 m采用鋼護筒+正循環(huán)出渣工藝，開始沖擊成孔工藝時，在上部土層壓力作用下，樁周土層形成較好的包裹約束作用，并且約束作用隨深度增加而增加，因而有效降低了沖擊荷載的影響。計算結果表明彎矩最大值對應沖擊荷載深度為14 m，最大值為904.7 kN·m，遠小于已有樁基的臨界荷載值，即新樁施工不會對已有樁基樁體的安全性造成影響。彎矩最大值隨沖孔深度變化見圖2，沖孔成樁見圖3。

4　沖孔擠土對已有樁的影響

新樁沖孔成樁過程可能會產(chǎn)生擠土效應，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是土體擠壓密實導致土體產(chǎn)生水平向和豎向位移，若土層的壓縮性能較差或者空隙較小可能造成已有樁發(fā)生偏斜；二是擠土過程中若空隙水壓力未及時消散將破壞已有樁周圍土層結構，造成淺樁上浮或深樁后續(xù)二次沉降[9]。

本工程擠土地層主要為細砂和卵石土層，兩種土層均可形成

較好的排水通道，因而超空隙水壓力的影響可以忽略不計。卵石土層擠壓過程中細粒土可以有效填充卵石孔隙，因而不會對已有樁造成較大的位移影響，反而擠密過程可以提高已有樁土層的側摩阻力系數(shù)，提高已有樁承載力。細砂層壓縮性能較差，會對已有樁產(chǎn)生較大附加水平力，然而由于細砂土層沖孔成樁厚度只有7 m，且由上節(jié)彎矩和樁端阻力計算結果可知，細砂層對樁體穩(wěn)定性的影響也可以忽略不計，此結論由圖4亦可得到驗證，即細砂層沖擊荷載作用下地層應力分層分布態(tài)勢并未改變。

5　結語

本文開展了大橋加固過程中新樁對已有樁基的影響研究，主要研究新樁對已有樁基承載能力的影響、新樁施工過程中已有樁基彎矩承載力分析和沖孔擠土對已有樁基的影響。研究結果表明：已有樁端端承力在新樁施工過程中變化很小，表明已有樁基較穩(wěn)定，未發(fā)生因擠土或沖擊荷載等造成的較大的樁側摩阻力變化；新樁施工過程中，已有樁基受力狀態(tài)遠小于臨界荷載值，不會對已有樁基樁體的安全性造成影響；沖孔擠土不會對已有樁產(chǎn)生較大影響。

[1]董志方.PHC管樁施工過程中的質(zhì)量控制[J].山西建筑，2011，37(7)：215-216.

[2]陳大江,李龍.增補樁基法在橋梁樁基沖刷病害中的應用[J].工程與建設，2015(5)：95-96.

[3]高力,吳春華.橋梁樁基設計研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009(17)：45-47.

[4]馮俊淋.橋梁樁基施工質(zhì)量控制的要點[J].黑龍江交通科技，2013(7)：52-53.

[5]陳繼平,陳必慧,江周勇.超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用[J].山西建筑，2009，35(11)：305-306.

[6]袁以堂,覃榮斌,黃啟明.淺談橋梁樁基缺陷成因及處理措施[J].西部交通科技，2010(6)：81-82.

[7]郭瑞軍.新建建筑物對橋梁樁基結構的影響分析[J].北方交通，2015(1)：32-33.

[8]黃為民.淺談橋梁鉆孔灌注樁施工體會[J].山西建筑，2007，33(19)：103-104.

[9]葉元芬,高云峰.某橋梁鉆孔灌注樁掉鉆分析及治理[J].城市道橋與防洪，2015(12)：24-26.

On influence of new piles on existing piles in bridge consolidation process

Wang LixinYang ZhaoChen Peishuai

(TheSecondHarborEngineeringCompany,CCCC,Wuhan430040,China)

Combining with the consolidation project of some bridge, the paper explores the influence of the new pile construction and punching and earth-squeezing on the existing pile foundation, analyzes the moment loading capacity of the pile foundation in the construction of the new piles and achieves some valuable conclusion, so as to provide some reference for the projects.

bridge, pile foundation, loading capacity, punching and earth-squeezing

1009-6825(2016)23-0163-02

2016-06-09

王麗欣(1984- )，女，工程師

TU473.1

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