某公路桥桩基参数的选取

2017-06-06宋扬

黑龙江水利科技 2017年3期

关键词：公路桥液限承压水

宋扬

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

某公路桥桩基参数的选取

宋扬

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

桥梁是最常见的公路交通建筑，桥梁结构桥梁桩基础设计中的桩基承载力计算是非常重要的一部分，文章结合典型的工程实例，通过对场地进行钻探及各种岩土试验、原位测试指标进行数理统计，结合桥桩所处位置的工程地质条件及水文地质条件，论述并提出了桥桩基参数的取值方法，并通过计算合理给出桩侧摩阻力及桩端阻力等桩基参数作为设计依据。

桥梁设计；桩基参数；桩端阻力；清底系数；承载力

0 引言

桥梁做为公路交通的重要组成部分，在各种工程的勘察、设计、施工中都占有重要的地位。桥梁结构桥梁桩基础设计中桩基承载力的计算是非常重要的一部分。

某公路桥，位于北部引嫩工程依林排干上，长约80m，采用灌注桩基础形式，为4跨5排双柱桩，需计算其桩基参数。

1 工程及自然地理概况

本工程为尼尔基水利枢纽配套项目黑龙江省引嫩骨干一期工程的一部分，尼尔基水利枢纽配套项目黑龙江省引嫩骨干一期工程是从嫩江引水为大庆市提供工业及居民生活用水及沿途灌区用水的大型供水工程。

工程北起讷河市拉哈镇西北拉哈-查哈阳公路渡口处,南至大庆市红旗泡水库;行政区划包括讷河市、富裕县、依安县、林甸县、大庆市区及安达市。北引总干渠以乌裕尔河为界,分为乌北、乌南两段。其中乌南段北起乌裕尔河交叉,南至萨尔图分干进水闸,全长113.502km。

工程区位于松嫩低平原东部，地形北高南低，东高西低，南北向地面比降约1/3000，东西向地面比降约1/1200，地面高程163-183m之间，地势低平，呈微波状或缓倾斜状起伏，地表水系不发育，沼泽湿地及湖泡分布其间。地理坐标为E47°21′-47°24′，N124°59′57″-125°00′00″。工程区系中温带大陆性季风气候，春季风大少雨，夏季高温多雨，秋季温凉早霜，冬季严寒干燥。多年平均气温2℃左右，年降水量400-500mm，年水面蒸发量800-900mm，无霜期120-140d。地形北高南低，东高西低，南北向地面比降约1/3000，东西向地面比降约1/1200，地面高程163-183m之间，地势低平，呈微波状或缓倾斜状起伏，地表水系不发育，沼泽湿地及湖泡分布其间。

工作区大地构造单元，Ⅱ级区为松嫩中断(坳)陷带(Ⅲ3)，Ⅲ级区为中央坳陷带(Ⅲ3)。中央坳陷带(Ⅲ3)位于松嫩盆地中部，呈北北东向长条状槽地，是一个长期继承性坳陷区，基底为上元古界和晚印支期花岗岩，上部为巨厚的白垩纪-第三纪沉积，其中白垩系厚约3000-4000m，第三系厚约750-1300m。区内一般性构造断裂主要有富裕-泰来断裂、讷河-绥化隐伏断裂。工程区区域构造稳定，无活断层。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015)，区内地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震基本烈度为Ⅵ度。

2 项目区工程地质概况

该建筑物位于松嫩低平原之上，地势平坦，地面高程161.38-161.58m。建筑物勘察揭露的地层岩性自上而下为：

人工填土：岩性主要低液限黏土。第四系上更新统大兴屯组(Q3d)：①低液限黏土(黄色，稍湿，可塑，黏性中等，分布连续，厚度5.40m-6.60m)、②低液限黏土(灰色，稍湿，可塑，黏性中等，分布连续，厚度3.30m-3.70m)、③含细粒土中砂(灰色，稍密，饱和。分布连续，厚度2.70m-6.50m)、④高液限黏土(灰色，稍湿，可塑，黏性中等，分布连续，厚度7.90m-12.50m)、⑤黏土质中砂(灰色，中密，饱和，分布连续，该层未揭穿，揭露最大厚度8.30m)。

该建筑物地区分布第四系松散层孔隙微承压水，含水层岩性主要为级配不良细砂。勘察期(9月、10月)地下水埋深2.15-2.50m，水位高程159.08-159.33m，与地表水水力联系密切。黏性土层为微-弱透水，砂性土层为中-强透水。

依据野外标贯测试，各层土承载力基本容许值见表1。

表1 各层土容许承载力[R]统计表

3 桥所处位置水文地质概况

区域地下水的形成、分布、补给、径流及排泄条件均受地质构造、地形地貌等因素控制。东北部高平原主要为第四系底部泰康组级配不良中、细砂，砾石孔隙承压水；中南部为宽广的低平原及河谷平原，地下水主要为第四系级配不良砂、砾孔隙潜水和孔隙承压水[1-3]。现将不同类型地下水的主要特征简述如下：

3.1 第四系潜水

主要分布于嫩江、乌裕尔河等河谷漫滩及部分低平原地区，岩性为全新统、中下更新统级配不良砂、砾。埋藏较浅，透水性好，与河水互补关系密切，主要接受大气降水、地下径流及洪水期河水补给。区内地形平坦，无河流外泄，潜水径流较为缓慢，地面蒸发和植被蒸腾作用为主要排泄途径。潜水总的流向与地形倾向大体一致，主要为由北东流向南西。

3.2 第四系承压水

主要分布于局部低平原区及乌裕尔河一级阶地区，含水层岩性为上更新统级配不良砂、砾。含水层被上部厚度较大的低液限黏土隔水层所覆盖，构成良好的承压水盆地。补给来源主要是低液限黏土边界以外的地区，易于接受大气降水和河水的补给，该含水层与下伏泰康组承压水含水层具有密切的水力联系[4-6]。以向下游径流及人工开采为其主要排泄途径。

3.3 第四系底部泰康组承压水

普遍埋藏于本区第四系底部。含水层岩性为下更新统泰康组级配不良砂、砾。该层承压水受地形、地貌、地质构造及第四系覆盖层岩性等因素的控制，含水岩层埋深由北向南逐渐增深，为20-130m，富水性也随之增加。

以上两个承压水含水层水力联系密切，承压水的区域流向也与地形倾向基本一致，呈北北东-南南西向。

4 桥桩基参数计算

桩在竖向荷载作用下，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，而桩侧阻力、桩侧阻力的大小及分担荷载比例，主要由桩侧和桩端地基土的物理力学性质、桩的尺寸和施工工艺决定，按承载性状分类可分为摩擦桩(桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，并考虑桩端阻力)及端承桩(桩顶荷载主要由桩端阻力承受，并考虑桩侧阻力)。本公路桥桥桩为端承桩。

桥桩基参数的计算就是通过野外实验及公式求出桩侧摩阻力及桩端土的承载力。钻孔灌注桩的桩侧土摩阻力值及桩端土的承载力容许值根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63—2007)查表及计算求得，桩端土的承载力容许值计算公式如下：

(1)

其中：m0为清底系数，取值见表2；λ为修正系数，取值见表3；[fa0]为桩端土的承载力基本容许值；k2为容许承载力随深度的修正系数，取值见表4；γ2为桩端以上各土层的加权平均重度，kN/m3；h为桩端的埋置深度，m。