大傾角巖層順層坡樁基設計

江勇

摘 要：本文通過對大傾角巖層順層邊坡的樁基受力情況分析，結合工程實際，提出了大傾角巖層順層邊坡的樁基長度取值方法。

關鍵詞：大傾角巖層;順層坡;樁基設計

1 背景簡介

隨著我國經濟建設的發(fā)展，脫貧攻堅的逐步推進，道路工程穿山越嶺，各種復雜地質情況均會遇見。大傾角（一般指邊坡坡度大于30度）的順層邊坡地質時在坡腳開挖時會引起上部巖層滑動。當路線不可避免穿越大傾角順層邊坡地質時，若路基設計標高距離坡頂距離小，路基可采用挖方的方式通過，上部巖層需采用清方的方式處理;若路基設計標高距離坡頂距離較大時，因巖層滑坡會導致防護工程量巨大，或者因清方導致開挖工程量大，且對周圍環(huán)境造成嚴重不良影響。為避免路基開挖引起大規(guī)模山體滑動，可采用抬高路基設計標高，設置橋梁的方式跨越。設置橋梁對邊坡的擾動范圍較小，影響范圍僅限墩臺基礎部分，對邊坡的穩(wěn)定性和公路自身結構的安全性較好。對橋梁結構而言，順層坡地帶設置擴大基礎開挖量大，對山體擾動明顯，影響地基承載力，不利于邊坡的穩(wěn)定和基礎的穩(wěn)定，而設置樁基礎時，因其截面面積小，所以影響范圍小，對山體破壞較小，成為較好的基礎結構形式。

因此，工程上對如何在大傾角巖層順層邊坡上設計橋梁樁基提出了具體的要求。本文通過對貴州某工程項目的設計分析，討論了此類不良地質情況下的樁基設計及長度取值方法。

2 地形地質概況

本項目位于貴州省北部，橋位處地質為構造剝蝕、流水侵蝕中低溝谷地貌，溝谷較狹窄，為“V”字型，基巖裸露，斜坡陡峭，巖層產狀為145°∠52°，巖層性質為灰?guī)r，橋位區(qū)路線走向為56°，與巖層走向之間夾角為1°，巖層為順層坡。路基設計標高與坡頂高差約130 m，若采用挖方路基，一般的防護措施不能保證缺失底部支撐的順層坡巖層的安全性，若不設置防護而采用清除路基底部以上順層坡的方式會導致開挖工程量巨大。若采用填方路基，路基外側需設置擋墻，擋墻基礎開挖同樣會導致順層坡底部缺乏支撐，面臨挖方路基同樣問題。所以工程設計可采用提高路面設計標高，設置橋梁的方式通過，從而避免對順層坡的開挖和擾動。

3 橋型設置

路面高度僅需保證橋梁施工不對邊坡產生影響即可，因此橋梁高度總體不高，采用小跨徑16 m的普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，可減小樁基所承受荷載，且降低施工難度，有利于支架的搭設。本橋橋臺設置在順層坡范圍以外不受順層坡影響。橋墩采用柱式墩，樁基直徑采用1.6 m，設計樁長15 m，樁基直接嵌入基巖。

4 樁基受力分析

根據(jù)《公路橋涵地基與基礎規(guī)范》JTG3363-2019第6.1.1條規(guī)定，樁基應根據(jù)使用功能和受力特征分別進行樁基整體或單樁的豎向承載能力和水平承載能力的驗算;對位于坡地、岸邊的樁基，應驗算其在最不利荷載組合效應下的整體穩(wěn)定性。

對于地面較平坦位置的樁基，其受力主要為上部結構自重，墩柱和樁基的自重，汽車荷載，溫度效應產生的水平力，樁端基巖提供的反力，以及樁基與巖土的摩擦力。

然而對于處于斜坡地段的樁基，其有可能受到的力還包括巖土層間相對滑動產生的剪力。因此，對于處在大傾角順層坡地段的樁基受力分析，需重視巖層間相對滑動的剪力對樁基安全性的影響。

對于斜坡地段的樁基，可參照抗滑樁設計，通過相關巖土力學軟件計算樁基承受巖土剪力，從而計算樁基的承載力。

本項目樁基直徑為1.6 m，主筋設置為28根直徑32 cm的HRB400鋼筋，采用midas建模分析，樁基與巖土之間的相互作用采用土彈簧模擬，采用m計算土彈簧彈性系數(shù)，并根據(jù)可能發(fā)生的滑動情況計算的附加剪力計入外力分析樁基的承載能力。計算模型如圖所示：

其余計算略。根據(jù)計算結果，樁基承載力滿足要求。

5 樁長取值

根據(jù)本地區(qū)工程經驗，斜坡地段的樁基頂端部分長度不計入樁基有效長度，持力層為傾斜巖層時，剛入巖部分樁基長度不計入有效嵌巖深度。樁基有效嵌巖深度計算方式為：

以樁基邊緣至基巖斜坡邊緣距離不小于3D（D為樁基直徑）為樁基嵌巖深度起算點，以下部分即為樁基有效嵌巖深度。一般嵌巖深度按3D設置，本橋橋墩樁基設計長度取15 m。

6 結論

根據(jù)本項目大傾角順層坡的樁基受力計算分析，在此類不利地質條件下，需重視順層坡巖層的相對滑動對樁基受力的影響，設置的樁基直徑及配筋量均需比常規(guī)平坦地質情況下設置的大。本例為以后此種地質條件下的樁基設計提供了計算實例。

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