擠擴(kuò)支盤樁在公路橋梁中的應(yīng)用探討

張 彥 峰

(山西路橋集團(tuán)陽蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000)

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擠擴(kuò)支盤樁在公路橋梁中的應(yīng)用探討

張 彥 峰

(山西路橋集團(tuán)陽蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000)

介紹了擠擴(kuò)支盤樁的擠壓效應(yīng)，闡述了擠擴(kuò)支盤樁在公路橋梁中的應(yīng)用，并針對(duì)擠擴(kuò)支盤樁施工中存在的沉降差異與動(dòng)荷載效應(yīng)問題，提出了解決方法，指出擠擴(kuò)支盤樁具有穩(wěn)定性高、抗拔性強(qiáng)、節(jié)能減排的效果。

擠擴(kuò)支盤樁，橋梁，沉降差異，動(dòng)荷載效應(yīng)

0 引言

中國(guó)正處于進(jìn)一步改革開放時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐日漸加快，交通事業(yè)逐漸繁榮，公路橋梁工程項(xiàng)目不僅增多，而且對(duì)質(zhì)量控制更為嚴(yán)格。公路橋梁施工中，樁基施工質(zhì)量至關(guān)重要，長(zhǎng)期以來都采用斷面樁結(jié)構(gòu)，其承載能力決定于樁周與土體結(jié)構(gòu)之間的摩擦系數(shù)。由于目前交通量的增加，對(duì)公路橋梁的承載力更高，斷面樁結(jié)構(gòu)的承載能力已經(jīng)無法滿足要求，而且抗剪力的水平也相對(duì)較低。在公路橋梁施工中采用擠擴(kuò)支盤技術(shù)，不僅可以使樁基具有很高的強(qiáng)度，而且裂縫產(chǎn)生的概率也會(huì)降低。

1 擠擴(kuò)支盤樁所具備的特點(diǎn)

擠擴(kuò)支盤樁結(jié)構(gòu)克服了斷面樁結(jié)構(gòu)的不足，承載力會(huì)更高一些。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來看，就是對(duì)基礎(chǔ)桿件進(jìn)行了改變，在上面設(shè)置一個(gè)支盤結(jié)構(gòu)的混凝土樁，形成了擠擴(kuò)支盤樁承載結(jié)果，使得樁體的更大面積都可以發(fā)揮承載力的作用，樁基的摩阻力也有所提高。隨著荷載的承載力增加，樁基的穩(wěn)定性就有所增強(qiáng)。擠擴(kuò)支盤樁的施工處于樁孔施工階段，類似于灌注樁的施工。主樁孔包括兩個(gè)，即螺旋鉆孔和回旋鉆孔。設(shè)置擠擴(kuò)支盤樁時(shí)，需要使用液壓擠擴(kuò)支盤機(jī)才能夠順利地展開施工。施工中，樁體受到土體靜力的擠壓而成為盤腔，之后將鋼筋籠放入到主樁孔中，進(jìn)行混凝土澆筑，由此就使得樁基的承載力有所增強(qiáng)。擠擴(kuò)支盤樁的應(yīng)用，使得地基具備更高的強(qiáng)度。由于實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)承載承樁的受力結(jié)構(gòu)，使得樁的受力機(jī)理得以優(yōu)化。

1.1 擠擴(kuò)支盤樁的擠壓效應(yīng)

擠擴(kuò)支盤樁在施工中，擠擴(kuò)機(jī)是必不可少的機(jī)械設(shè)備。通過擠擴(kuò)基樁的樁體，就可以使土體密度更高，堅(jiān)實(shí)度更強(qiáng)。樁體經(jīng)過壓縮之后，其物理性質(zhì)又會(huì)有所提高，土體的壓縮量也會(huì)相應(yīng)地減少，土體的承載力得以提高。樁基的結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，其在使用中的優(yōu)勢(shì)就會(huì)更為明顯[1]。擠擴(kuò)支盤樁的承載力是分層實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)荷載向土層中傳遞的過程中，就會(huì)使樁端所承受的阻力減小，過程中，樁身還會(huì)出現(xiàn)變形，且隨著承擔(dān)的阻力的增加，變形的程度就會(huì)越大，但是，阻力不可以超過規(guī)定的局限，否則就會(huì)導(dǎo)致樁基失去穩(wěn)定性。

1.2 擠擴(kuò)支盤樁結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1)擠擴(kuò)支盤樁的穩(wěn)定性高。公路橋梁上，擠擴(kuò)支盤樁的成孔是采用鉆機(jī)來完成的，在液壓的作用下對(duì)土體進(jìn)行擠壓，使土體具有更高的密實(shí)度，樁身的變形就會(huì)加劇。此時(shí)，就需要使用支盤對(duì)荷載進(jìn)行傳遞，由此而使樁的端承面積有所增加。通過擠壓使得土體加固，樁基的承載力就會(huì)有所提高，側(cè)摩阻力也隨之增加，由此使得樁基具有更高的穩(wěn)定性，樁基的抵抗地震能力也有提高，同時(shí)還降低了地基沉降發(fā)生的幾率。

2)擠擴(kuò)支盤樁具有節(jié)能減排效果。在樁基施工中使用擠擴(kuò)支盤樁，施工材料可以減少一半，樁端會(huì)有更高的支撐力，由此減少了樁基的主梁。使用擠擴(kuò)支盤樁，排泥量明顯降低，避免污染環(huán)境。所以，樁基施工不僅節(jié)約了資源，而且減少了污染物排放量。

3)擠擴(kuò)支盤樁具有很強(qiáng)的抗拔性。擠擴(kuò)支盤樁具有良好的穩(wěn)定性，所以抗拔性是非常強(qiáng)的。使用擠擴(kuò)支盤樁結(jié)構(gòu)，可以使樁身具有更高的剛度，而且能夠抵抗更高的荷載力。

2 公路橋梁中擠擴(kuò)支盤樁的應(yīng)用

在房屋建筑工程施工中，擠擴(kuò)支盤樁得到了普遍應(yīng)用，但是公路橋梁施工中使用較少。針對(duì)擠擴(kuò)支盤樁應(yīng)用于公路橋梁中的使用情況進(jìn)行研究，是從時(shí)代環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的角度出發(fā)，有助于提高公路橋梁的質(zhì)量。

2.1 工程概況

本工程為環(huán)城高速公路，南段公路的長(zhǎng)度為37.5 km，整個(gè)的路段中，超過一半以上為高架橋，均為雙向車道。其中的一段線路為軟土層，除了淤泥之外，還包括亞黏土，厚度為18 m～40 m。亞黏土處于土層的中部，壓縮性比較低，為硬塑狀態(tài)。在土層的下部為粉砂，壓縮性也非常低。下伏基巖的主要成分為角礫凝灰?guī)r，具有良好的力學(xué)性質(zhì)[2]。整個(gè)的南段橋梁都采用了樁基礎(chǔ)。由于本段的軟土層厚，土層的持力不足，在施工中就需要將持力層落實(shí)到巖層，這就意味著樁基要超過40 m。

2.2 樁基荷載試驗(yàn)對(duì)比

1)樁基荷載試驗(yàn)的基本情況。用于荷載試驗(yàn)的樁基為6根，采用了擠擴(kuò)支盤樁結(jié)構(gòu)，其中，接受靜載荷試驗(yàn)的擠擴(kuò)支盤樁3根，接受堆載靜載試驗(yàn)的擠擴(kuò)支盤樁3根。為了充分了解擠擴(kuò)支盤樁的承載力以及所能夠獲得的承載效果，對(duì)這6根等截面樁進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

2)施工所在區(qū)域的地質(zhì)情況。施工所在區(qū)域?yàn)檐浲翆?，上層為亞黏土，淤泥質(zhì)的，厚度為10 m～20 m之間；中層為兩種土質(zhì)的分布層，分別為粉細(xì)砂和亞黏土，這兩種土在土層中交錯(cuò)分布，厚度為55 m～65 m之間；下層為巖層，也含有角礫。

2.3 試樁測(cè)試結(jié)果

接受測(cè)試的試樁編號(hào)為K38+841，K38+860，K42+224，樁容許值均為5.667 kN，預(yù)定加載值均為2×8 500 kN，最終加載值分別為2×6 233 kN,2×7 367 kN,2×9 100 kN，荷載最大上移分別為54.21 mm,61.42 mm,59.93 mm，荷載最大下移分別為28.14 mm,37.18 mm,19.58 mm。

2.4 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)對(duì)比分析

6根樁的位置都是比較接近的，而且樁體的直徑相同，但是，軟土層比較厚區(qū)域的樁承載力明顯很低，軟土層中巖層較厚的區(qū)域樁承載力就會(huì)相對(duì)較高，而且兩者的比值會(huì)超過30%。公路橋梁施工中，基樁的施工數(shù)量與施工所在地質(zhì)環(huán)境有直接的關(guān)聯(lián)性[3]。軟土層中巖層較厚，樁就會(huì)有比較好的承載力。采用擠擴(kuò)支盤樁技術(shù)，可以在施工中根據(jù)施工環(huán)境的需要對(duì)盤樁進(jìn)行調(diào)整，從而使得基樁具有更高的穩(wěn)定性。

3 公路橋梁施工中應(yīng)用擠擴(kuò)支盤樁需要注意的問題

公路橋梁施工中應(yīng)用擠擴(kuò)支盤樁技術(shù)，有很多傳統(tǒng)基樁施工技術(shù)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，但是在這種技術(shù)的具體實(shí)施中，也會(huì)存在不足，主要體現(xiàn)為兩個(gè)方面的問題：其一，擠擴(kuò)支盤樁施工中會(huì)存在沉降差異；其二，擠擴(kuò)支盤樁施工中會(huì)存在動(dòng)荷載效應(yīng)。

3.1 擠擴(kuò)支盤樁施工中存在沉降差異

擠擴(kuò)支盤樁施工中存在沉降差異，使相鄰的兩個(gè)橋墩出現(xiàn)沉降的時(shí)候，差異明顯，而且隨著沉降時(shí)間的延長(zhǎng)，這種差異就會(huì)越大。當(dāng)?shù)缆窐蛄汗こ炭⒐ねㄜ囍螅^察橋墩的沉降情況，就會(huì)發(fā)現(xiàn)沉降差異甚至?xí)^5 mm[4]。此時(shí)就需要對(duì)沉降幅度較大的橋墩上所支撐的主梁使用千斤頂頂起來，并將鋼板墊在支座上，由此可以控制沉降差異問題。

3.2 擠擴(kuò)支盤樁施工中存在動(dòng)荷載效應(yīng)

公路橋梁施工中，要考慮到橋梁所承受的荷載是比較大的。當(dāng)車輛在橋梁上行駛的時(shí)候，包括制動(dòng)、風(fēng)、溫度等等所產(chǎn)生的水平動(dòng)力都是比較大的，對(duì)支盤的上土體形成了向上的擠壓；對(duì)支盤的下土體形成了向下的擠壓，如此反復(fù)作用，就會(huì)導(dǎo)致支盤與土體之間松動(dòng)，使擠擴(kuò)支盤樁的承載水平下降。所以，對(duì)擠擴(kuò)支盤樁進(jìn)行動(dòng)荷載試驗(yàn)是非常必要的。

4 結(jié)語

現(xiàn)在的公路橋梁施工中，擠擴(kuò)支盤樁得以廣泛應(yīng)用，使得樁基的承載力提高，公路橋梁結(jié)構(gòu)也具有更高的穩(wěn)定性，滿足了目前交通量不斷增加的需求，而且公路橋梁壽命也得以延長(zhǎng)。在目前的節(jié)約型社會(huì)環(huán)境下，公路橋梁施工不僅資源消耗量大，而且會(huì)在施工中向周圍環(huán)境排放大量的污染物。采用擠擴(kuò)支盤樁可以降低資源成本，而且污染物的排放量也明顯減少。但是，擠擴(kuò)支盤樁在應(yīng)用中，除了具備很多的優(yōu)點(diǎn)之外，也存在著不足，這就需要在施工中控制好質(zhì)量，以提高公路橋梁的使用效率。

[1] 劉熙媛,胡世飛,付士峰,等.部分開挖基坑內(nèi)施工CFG樁的穩(wěn)定性分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，32(11)：1470-1475.

[2] 吳學(xué)謙.樁基檢測(cè)的基本方法及其提高檢測(cè)質(zhì)量的制度與技術(shù)措施研究[J].科技視界，2015(10):86-87.

[3] 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程分會(huì).深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012：121-130.

[4] 胡應(yīng)林.大直徑擠擴(kuò)支盤樁在橋梁工程中的應(yīng)用[J].安徽建筑,2012(1)：64-65.

Inquiry on the application of squeezed branch pile in highway bridge

Zhang Yanfeng

(ShanxiHighwayBridgeGroupYang-MangHighwayCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

The thesis introduces the squeezing effect of squeezed branch pile, describes the application of squeezed branch pile in highway bridge, and puts forward solving problems in light of settlement difference and dynamic load effect in squeezed branch pile construction, and finally points out that: squeezed branch pile has high stability, strong anti-pulling performance and energy saving effect.

squeezed branch pile, bridge, settlement difference, dynamic load effect

1009-6825(2017)10-0185-02

2017-01-20

張彥峰(1980- )，男，工程師

U443.1

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