谈桩基倾斜处理方案

王祖珍 孔祥龙

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

谈桩基倾斜处理方案

王祖珍 孔祥龙

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

结合安徽黄山某河流上东河桥局部桩基倾斜的案例，分析了桩基倾斜的原因，并对桥梁结构进行了计算研究，依据两种工况条件下承台和桩基的受力情况，提出了相应的处理措施，以供参考。

桩基，斜桩，承台，受力

1 项目概况

安徽黄山某河流上东河桥老桥为3×16 m预应力空心板桥，桥梁总宽21 m(其中桥梁上部板总宽为20 m，每侧人行道悬挑0.5 m)，下部采用柱式墩、桩基础、桩柱式桥台。老桥于2007年10月建成通车，过水断面严重不足。由于城市化发展，本项目规划为城市Ⅰ级主干路，宽度为50 m，故施工图设计对老桥进行拆除重建，跨径调整为5×16 m以增大过水断面。同时为了节约造价，对老桥上部进行检测，对于质量较好的上部空心板予以利用，对边板及少量经检查质量较差的中板予以废弃。而桥梁下部结构桥墩、桥台等全部拆除重建，新建的桩位和老桥错开布置。墩台结构采用柱式墩、柱式台、桩基础。

2 问题发生

施工单位在施工左边幅2-2号桥墩桩基到十几米桩长时，发现桩基倾斜了，最大桩中心偏距为1.2 m，立即采取抛块片石及时填充，重新冲击钻孔，经过两个月的钻孔纠偏，桩长达到21 m时(设计桩长24 m)，钻机难以钻进，故进行了终孔，浇筑桩基混凝土，但钻孔平面位置和倾斜度(5.2%)不满足规范要求。桩基偏位示意图见图2。

施工单位将情况反映到我院，我院对桥梁中心处的墩台进行补充地质勘察(设计阶段由于老桥未拆除，故地质钻孔避开老桥设置)，根据情况对地勘资料和桩长进行复核和验算。桥梁桩基及钻孔位置示意图见图3。

通过补勘结果看出，揭示的地层、岩层与原设计相符，未出现较大出入，也未出现斜岩走向，为确保桥梁下部结构工程质量，对左边幅2号桥墩桩基进行了方案比选，即顺现有桩基方向和垂直桩基方向加设桩基，由于垂直桩基方向增加桩基并和2-1号桩基连接，导致承台较大，故采用了顺现有桩基方向加桩(第一次变更，见图4)：完全利用已施工的2-1号桩基础，取消对应位置的桥墩地系梁，改为承台，在2-2号桩基两侧各增加1根1.2 m桩基础，桩间距为2×2.3 m。计算时，计入桩基2-1号和新增的2根1.2 m桩基，斜桩2-2号不受力，仅作为安全储备予以利用。根据计算进行承台和增设桩基的配筋。

新问题出现：施工单位根据我院提供的变更方案进行重新钻孔，发现新增加的2-2号外侧桩基2-4号施工正常，入岩深度及施工桩长满足第一次变更要求，而内侧新增桩基2-3号施工至8 m时发现该桩仍然处于花岗岩孤石上，倾斜无法纠正，钻至10 m时无法继续下钻，施工单位未与设计单位沟通，采用碎石、粘土等回填，直接浇筑承台混凝土。

3 原因分析

根据地勘结果，局部位置岩层出现斜岩，当问题发生时，施工单位没有立即告知设计单位而直接浇筑斜桩混凝土，尤其在第一次变更后，内侧新增桩基2-3号施工至8 m时发现该桩仍然处于花岗岩孤石上，钻至10 m时无法继续下钻，此时不应回填和浇筑承台，应及时与设计单位沟通，可按照桩基混凝土浇筑，使得2-3号桩发挥部分作用力，也使桩基及承台受力更均匀。

4 结构计算

得知2-3号桩基取消、承台混凝土浇筑后，立即对桩基和承台重新进行验算，承台采用单梁模型模拟计算，梁单元划分为35个，计算分成两个工况进行：

1)工况一：计入2-1号、2-4号桩基作用，2-2号斜桩完全不受力；边界条件：2-1号、2-4号桩竖向刚性支承；采用弹性支承模拟土对承台的支撑作用，弹性刚度384 kN/m；墩柱位置分别施加竖向集中荷载，F=-3 600 kN；考虑收缩和徐变影响。

通过图5，图6可知，承载能力极限状态下承台的21号～24号单元正截面抗弯强度不满足要求。正常使用极限状态下承台下缘最大裂缝宽度0.46 mm>0.20 mm，不满足规范要求。

2)工况二：计入2-1号、2-4号桩基作用以及2-2号斜桩共同作用。边界条件：2-1号、2-2号斜桩、2-4号桩竖向刚性支承；采用弹性支承模拟土对承台的支撑作用，弹性刚度384 kN/m；墩柱位置分别施加竖向集中荷载，F=-3 600 kN；考虑收缩和徐变影响。

通过图7，图8可知，承载能力极限状态下承台的正截面抗弯强度满足要求。正常使用极限状态下承台上、下缘最大裂缝宽度满足规范要求。

两种工况条件下承台及桩基的受力最大值见表1。

表1 两种工况条件下承台和桩基受力参数表

由于承台下缘受力主筋为19φ28，上缘为19φ25，工况一承台下缘受力及配筋不能满足要求，工况二受力及配筋可以满足要求。

实际上，斜桩具有一定的结构承载能力。为验证2-2号斜桩的实际受力情况，对已浇筑完成的2-2号斜桩进行高应变检测。检测结果为：2-2号桩基可承受最大动压力13 559 kN,而该桩基础的单桩设计承载力为3 950 kN，预估单桩承载力极限值为7 900 kN(设计值3 950 kN)。检测结果已达到设计要求，并有一定的安全富余(不考虑外侧新增2-4号桩基提供反力)。

为准确测算2-2号斜桩的安全储备，按倾斜度5.2%进行竖向力和水平力的分配计算，对2号桥墩现有3根桩基及承台按照工况二重新进行结构验算，计算需要提供的最小竖向承载力为2 480 kN，而该桩实际竖向承载力设计值为3 900 kN，两者比值为1.57，有一定的安全储备，设计满足要求。

5 结语

本桥2-2号桥墩桩基倾斜度5.2%大于规范1%的要求值，但通过计算和高应变检测，证实斜桩是参与受力的，且第一次变更的承台和桩基能够满足结构受力要求，目前桥梁通车近一年，通过定期养护监测，未发现桩基有下沉或推移现象，桥梁使用状况良好。

Discussion on inclined pile foundation processing scheme

WANG Zu-zhen KONG Xiang-long

(AnhuiTrafficPlanningDesignAcademyCo.,Ltd,Hefei230088,China)

Combining with local pile foundation inclination case of Huangshan river in Anhui province, the article analyzes pile foundation inclination causes, studies the bridge structure, and puts forward corresponding processing measures under cushion cap and pile foundations tress conditions, with a view to provide some guidance.

pile foundation, inclined rock, cushion cap, stress

1009-6825(2014)35-0080-02

2014-10-08

王祖珍(1978- )，女，高级工程师； 孔祥龙(1979- )，男，工程师

TU473.1

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