某高速公路收費(fèi)站場(chǎng)區(qū)移動(dòng)的思考和負(fù)摩阻力的計(jì)算

摘要：從高速公路收費(fèi)站場(chǎng)區(qū)移動(dòng)的原因，分析高速公路設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，以引起對(duì)高速公路房建場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)的重視，從而保障高速公路的正常運(yùn)行；同時(shí)列出本工程的負(fù)摩阻力計(jì)算。

關(guān)鍵詞：高速公路；收費(fèi)站場(chǎng)區(qū)；負(fù)摩阻力

The reflections of Highway toll station area moving And the calculation of negative friction

WEN Qi wei

Abstract：From the highway toll station area moving，Analyze the problems in highway design，to give rise to design seriously the highway house construction site，in order to ensure the normal operation of highway；the author also lists the engineering calculation of negative friction resistance.

Keywords：highways，toll station area，negative friction

1、場(chǎng)區(qū)概況

原場(chǎng)區(qū)概況：收費(fèi)站房建場(chǎng)區(qū)用地面積8.97畝。場(chǎng)區(qū)處于山區(qū)溝壑地段，兩山之間山坳處，場(chǎng)區(qū)前期已經(jīng)完成填方2～18米，但距場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高尚有7米左右。設(shè)計(jì)階段場(chǎng)區(qū)現(xiàn)狀：原收費(fèi)站場(chǎng)區(qū)已經(jīng)全部回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高；其中位于山坳中下部，填方高度約18～48米的新增用地（約32畝），基本上已經(jīng)完全被隧道和路基棄渣所堆滿(mǎn)，并高出場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高約10米。棄渣顏色、粒徑及品種等差異很大。場(chǎng)區(qū)合并后，建筑最高位于30m左右的填方上。

原場(chǎng)區(qū)采取多階放坡和防護(hù)處理，現(xiàn)階段護(hù)坡均已被掩埋。

場(chǎng)區(qū)地形示意圖 填方側(cè)面（48米側(cè)）

2、所面臨的技術(shù)問(wèn)題 2.1.場(chǎng)區(qū)整體穩(wěn)定性

本場(chǎng)區(qū)位于山坳間，西低東高，坡度較陡，同時(shí)場(chǎng)地填土又為新近填土，在地震發(fā)生、雨水沖刷等不利自然條件下存在場(chǎng)地發(fā)生整體滑移、土體滑坡的可能性。同時(shí)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》強(qiáng)制性條文中也規(guī)定了要對(duì)巖土地震穩(wěn)定性（如滑坡、崩塌、液化和震陷等）進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.場(chǎng)區(qū)填土的質(zhì)量

原有場(chǎng)區(qū)9～25米回填時(shí)，施工單位沒(méi)有完全按照設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工；經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員的實(shí)地查看，對(duì)比地質(zhì)勘查報(bào)告，回填土的質(zhì)量和施工單位的描述差異較大。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，施工單位需要提供地基檢測(cè)單位的驗(yàn)收合格報(bào)告。并且施工單位后期采用強(qiáng)夯填土的處理方法，是否滿(mǎn)足《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》6.4.3強(qiáng)制性條文的質(zhì)量檢驗(yàn)要求，是否能起到強(qiáng)夯的作用，均沒(méi)有確切依據(jù)。

2.3 樁基礎(chǔ)的可行性

對(duì)場(chǎng)區(qū)填土質(zhì)量和性質(zhì)的未知性，將直接導(dǎo)致樁基礎(chǔ)的施工是否可行（級(jí)配嚴(yán)重不均，開(kāi)挖部分填土后其中某些石塊單面長(zhǎng)度超過(guò)2米），并將徹底影響建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案；同時(shí)填土的性質(zhì)將對(duì)樁基礎(chǔ)負(fù)摩阻力的計(jì)算帶來(lái)相當(dāng)程度的影響。（精確計(jì)算負(fù)摩阻力是復(fù)雜而困難的。迄今國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的計(jì)算方法和公式都是近似和經(jīng)驗(yàn)型的。）

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008中5.4.2 規(guī)定，符合下列條件之一的樁基，當(dāng)樁周土層產(chǎn)生的沉降超過(guò)基樁的沉降時(shí)，在計(jì)算基樁承載力時(shí)應(yīng)計(jì)入樁側(cè)負(fù)摩阻力：

1 樁穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土、液化土層進(jìn)入相對(duì)較硬土層時(shí)；

2 樁周存在軟弱土層，鄰近樁側(cè)地面承受局部較大的長(zhǎng)期荷載，或地面大面積堆載（包括填土）時(shí)；

3 由于降低地下水位，使樁周土有效應(yīng)力增大，并產(chǎn)生顯著壓縮沉降時(shí)。

本項(xiàng)目的負(fù)摩阻力則為新近沉積的欠固結(jié)土和人工填土，在自重情況下產(chǎn)生的。

本項(xiàng)目原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（分層回填土層后強(qiáng)夯處理，再施工樁基礎(chǔ)）時(shí)負(fù)摩阻力的計(jì)算如下：

本工程采用干作業(yè)鉆孔灌注樁，樁身直徑為800mm，承臺(tái)埋深2.6m，樁的縱橫向中心距均為2.4m，樁端持力層為砂巖層，砂巖層呈一定坡度，設(shè)計(jì)中取群樁中的最不利的樁基進(jìn)行計(jì)算。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)》JGJ94-2008中5.4.4：樁側(cè)負(fù)摩阻力及其引起的下拉荷載，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)可按下列規(guī)定計(jì)算（本項(xiàng)目無(wú)實(shí)測(cè)資料）：

1.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，=0.3.

2.確定中性點(diǎn)的深度。

中性點(diǎn)深度比=1. 中性點(diǎn)的深度=1*（15+1）=16m

3.計(jì)算中性點(diǎn)以上的單樁樁側(cè)第i層土的負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值

=0.3*（20*15）/2=45KPa

=0.3*（20*15+22*1/2）=93.3KPa

4.依據(jù)第5.4.4條公式5.4.4-3和5.4.4-4計(jì)算群樁效應(yīng)的基礎(chǔ)下拉荷載

計(jì)算中性點(diǎn)以上的樁側(cè)土層厚度的加權(quán)平均負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值

=（45*15+93.3*1）/（15+1）=48.02KPa

計(jì)算中性點(diǎn)以上的樁側(cè)土層厚度的加權(quán)平均重度

=（20*15+22*1）/16=20.1Kn/m

計(jì)算負(fù)摩阻力群樁效應(yīng)系數(shù)

=2.4*2.4/【3.14*0.8（48.02/20.1+0.8/4）】=0.88

5.計(jì)算考慮群樁效應(yīng)的基樁下拉荷載

=0.88*（3.14*0.8）*（45*15+93.3*1）=1698.37Kn

6.大直徑樁單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值

=（0.8/d）1/3*3.14*0.8*0.8*2400=4823.04KN

7.單樁豎向承載力特征值

=4823.04/2=2411.52KN

8. NK：荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合軸心豎向力作用下，基樁或復(fù)合基樁的平均豎向力

NK<2411.52-1698.37=713.15KNA

713.15>本工程標(biāo)準(zhǔn)組合下軸心受力單樁豎向力，原樁基礎(chǔ)滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3、最終技術(shù)方案

考慮到場(chǎng)區(qū)的整體穩(wěn)定性問(wèn)題，評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)建議調(diào)整場(chǎng)區(qū)位置；同時(shí)由于填土質(zhì)量問(wèn)題（如用大直徑不均勻石粒填筑場(chǎng)區(qū)，樁基礎(chǔ)不可行），最終建設(shè)方同意將場(chǎng)區(qū)移動(dòng)。對(duì)原有高填方場(chǎng)區(qū)進(jìn)行綠化，并把附屬用房等體量及荷載較小的建筑放置在填方相對(duì)較小的場(chǎng)區(qū)，設(shè)計(jì)方并對(duì)建筑物基礎(chǔ)采取措施，以防止由于沉降不均勻產(chǎn)生質(zhì)量隱患。

筆者了解到此場(chǎng)區(qū)部分區(qū)域在2-3年間發(fā)生了較大的沉降，附屬建筑各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求。

4、對(duì)場(chǎng)區(qū)移動(dòng)思考

本項(xiàng)目由于各種不利原因組合，使得收費(fèi)站場(chǎng)區(qū)不得不移動(dòng)到別處，不但增加造價(jià)而且滯后了工期等；并且隨著建筑物距離長(zhǎng)度的加大，各種管線鋪設(shè)的長(zhǎng)度也隨之增加，在當(dāng)前存在較多尚未固結(jié)的新近填土?xí)r，由于土體發(fā)生沉降，使得管道損壞的可能性增大。

筆者認(rèn)為以后有必要從幾個(gè)方面對(duì)場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)進(jìn)行思考。

1）公路主體專(zhuān)業(yè)和交通工程專(zhuān)業(yè)選址時(shí)應(yīng)協(xié)同房建工程專(zhuān)業(yè)共同對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行選擇。公路主體專(zhuān)業(yè)路線布設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮房建專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)需求，應(yīng)同步開(kāi)展配合工作。即前期控制場(chǎng)區(qū)用地規(guī)模，宏觀位置等基本功能以便