基于相同溶巖沉降地質(zhì)條件的橋梁樁體側(cè)摩阻分析探究

（吉安市公路勘察設(shè)計(jì)院，江西 吉安 343000）

一、依托工程簡(jiǎn)介

案例某路特大橋總長(zhǎng)（72+128+72）m，系為該公路的一段立交工程，位處當(dāng)?shù)氐哪澈闆_積平原區(qū)域。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)沖孔勘測(cè)資料記錄得知，其190#和189#墩位所在地層系屬覆蓋較深的巖溶發(fā)育地質(zhì)區(qū)，大量多層不很規(guī)則的巖溶洞分布于地面以下59.5m～84.7m縱深區(qū)間。

為獲得現(xiàn)場(chǎng)工學(xué)一手靜載技術(shù)參數(shù)，技術(shù)部門于工程樁基區(qū)域開展了現(xiàn)場(chǎng)靜載實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地位處189#橋墩及190#橋墩之間。

二、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與布設(shè)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由傳感器、油壓千斤頂、標(biāo)準(zhǔn)梁、專用加荷大梁，以及臨時(shí)支墩等構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)樁S1和S2實(shí)驗(yàn)計(jì)劃均加荷至損壞，以4根錨樁充當(dāng)反力支座。實(shí)驗(yàn)樁S3和S4實(shí)驗(yàn)計(jì)劃分別加荷至2倍和4倍工作載荷，以兩根錨樁充當(dāng)反力支座。在各支座上安設(shè)2個(gè)或者4個(gè)8000kN油壓并聯(lián)千斤頂，并聯(lián)加施垂向壓力。選用油壓千斤頂其油路所并接的壓力表來(lái)測(cè)量顯示油壓，并參考油壓千斤頂?shù)穆识ㄇ€所示數(shù)值來(lái)?yè)Q算對(duì)應(yīng)載荷。

三、相同溶巖地質(zhì)不同設(shè)計(jì)載荷下的樁側(cè)摩阻分析

鋼筋計(jì)所收集的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)演算成具體軸力參數(shù)后，借助鄰截面間的軸力差值可推演獲得平均摩阻。該研究按設(shè)計(jì)載荷的1、2、3、4倍及極值載荷作用條件，計(jì)算分析案例橋樁體側(cè)摩阻狀態(tài)規(guī)律。

（一）基于1倍設(shè)計(jì)載荷的樁側(cè)摩阻

各樁在3750kN即1倍設(shè)計(jì)載荷作用下，各土層相應(yīng)的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)值如表1所示。數(shù)據(jù)揭示，在1倍設(shè)計(jì)載荷的作用條件下，各樁體的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)值差異相對(duì)不是很大，各數(shù)值均未達(dá)到側(cè)摩標(biāo)準(zhǔn)極值。

（二）基于2倍設(shè)計(jì)載荷的樁側(cè)摩阻

各樁在7500kN即2倍設(shè)計(jì)載荷條件下，各土層相應(yīng)的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)值具體如表2所示。數(shù)據(jù)揭示，在2倍設(shè)計(jì)載荷作用下，樁體S1中砂層的側(cè)摩阻開始加大，在中砂層和粉細(xì)砂層，樁體S2、S3和S4的側(cè)摩阻繼續(xù)伴隨對(duì)應(yīng)加大，于黏土層中，各樁體側(cè)摩阻值的相對(duì)差異亦不是很大。于黏結(jié)性土質(zhì)中，各樁體側(cè)摩阻的實(shí)測(cè)值尚沒(méi)有超越規(guī)范側(cè)摩阻標(biāo)準(zhǔn)，在粉細(xì)砂中，于中砂巖土層，樁體S1至S4的側(cè)摩阻數(shù)值，分別是側(cè)摩極值的1.2倍、1.4倍、1.5倍及至2倍。意味在2倍載荷作用下，黏結(jié)性土層壓注漿樁跟未壓注漿樁的側(cè)摩阻差異不大，砂層壓注漿樁較未壓注漿樁的側(cè)摩阻發(fā)生約1.2倍～1.6倍的增強(qiáng)。

表1 基于1倍設(shè)計(jì)載荷的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與規(guī)范極值比對(duì)表(kPa)

表3 基于3倍設(shè)計(jì)載荷的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與規(guī)范極值比對(duì)表(kPa)

表4 基于4倍設(shè)計(jì)載荷側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與規(guī)范極值比對(duì)表(kPa)

表5 實(shí)測(cè)跟規(guī)范側(cè)摩阻標(biāo)準(zhǔn)極值比對(duì)表

表6 樁體S1和S2極值載荷條件的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與規(guī)范值比對(duì)表

（三）基于3倍設(shè)計(jì)載荷的樁側(cè)摩阻

各樁在11250kN即3倍設(shè)計(jì)載荷條件下，各土層相應(yīng)的側(cè)摩阻實(shí)測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)值具體如表3所示。數(shù)據(jù)顯示，在3倍設(shè)計(jì)載荷作用下，在砂層中，樁體S1側(cè)摩阻與上一級(jí)差異不大，在中砂層中，樁體S2和S4的側(cè)摩阻繼續(xù)加大，在黏土層中，樁體S1、S2和S4的側(cè)摩阻與規(guī)范值差異不大，在粉細(xì)砂中，樁體S4的側(cè)摩阻值忽然降低。樁體S1、S2和S4在中砂層中的側(cè)摩阻分別是側(cè)摩阻極值標(biāo)準(zhǔn)的1.8倍、2.4倍和2.1倍，壓注漿樁側(cè)摩阻值為未壓注漿樁的1.2倍～1.3倍。

（四）基于4倍設(shè)計(jì)載荷的樁側(cè)摩阻

各樁在15000kN即4倍設(shè)計(jì)載荷條件下，各土層相應(yīng)的側(cè)摩阻標(biāo)準(zhǔn)值及實(shí)測(cè)側(cè)摩阻值具體如表4所示。數(shù)據(jù)顯示，基于4倍設(shè)計(jì)載荷作用，樁體S1側(cè)摩阻實(shí)測(cè)值接近側(cè)摩阻極限標(biāo)準(zhǔn)值，樁體S4側(cè)摩阻實(shí)測(cè)值為側(cè)摩阻極限標(biāo)準(zhǔn)值的1.4倍，樁體S1、S2和S4在粉細(xì)砂層中的側(cè)摩阻分別是側(cè)摩阻極限標(biāo)準(zhǔn)值的1.8倍、2.6倍和2.4倍，樁體S1、S2和S4在中砂層的側(cè)摩阻分別是其極限標(biāo)準(zhǔn)值的1.9倍、3.2倍和2.4倍。砂層壓注漿樁較未壓注漿樁的側(cè)摩阻發(fā)生1.3倍～1.7倍的增強(qiáng)。

（五）樁體S1和S2的樁側(cè)極值側(cè)摩阻

基于無(wú)壓注漿樁體S1承受13500kN極值載荷及后加固壓注樁S2承受25000kN極值載荷的工程條件下，各巖土層相應(yīng)的極值規(guī)范側(cè)摩阻跟實(shí)際測(cè)量側(cè)摩阻具體如表5和表6所示。數(shù)據(jù)顯示，樁體S1和S2側(cè)摩阻，在極值載荷作用下，其實(shí)測(cè)值均大大超過(guò)側(cè)摩阻極限標(biāo)準(zhǔn)值。在黏結(jié)性土層，樁體S2側(cè)摩阻實(shí)測(cè)值約是樁體S1的2.2倍，樁體S2中砂層側(cè)摩阻實(shí)測(cè)值約是S1的2.1倍，樁體S2粉細(xì)砂層側(cè)摩阻實(shí)測(cè)值約是樁體S1的1.7倍。相對(duì)樁基礎(chǔ)規(guī)范極限側(cè)摩阻，經(jīng)過(guò)后壓注漿措施加固，巖土層側(cè)摩阻對(duì)應(yīng)提高常數(shù)值分別為：填方的2.0，中砂的3.6，粉細(xì)砂的3.8，黏結(jié)性土的2.9。經(jīng)過(guò)后壓注漿措施加固以后巖土層側(cè)摩增強(qiáng)常數(shù)則分別為：黏結(jié)性土的4、填方的1.8、中砂的3.6及粉細(xì)砂的4.3。