张志跃
(中铁七局集团第三工程有限公司,陕西西安710032)
马家塘特大桥是昆明枢纽东南环线五个控制工程之一,是全线最长的桥,桥跨组成2[41×32+(40+64+40)+7×32+2×24+9×32]m,共有桩基472根,桩基深度最深64m,施工难度大。
段内不良地质为岩溶,特殊岩土为松软土、软土、膨胀土,施工中应采取相应措施确保施工安全。
主要施工过程是开挖表层人工土,然后进行钻孔,为了探明溶洞分布及发育程度,进行钎探,最后针对溶洞(裂隙)大小及分布情况采用以下处理方法。
2.1.1 小溶洞处理方法
对洞口较小的洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理。
2.1.2 大溶洞处理方法
对洞口较大的洞隙,宜采用梁、板等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩背,也可采用浆砌块石等堵塞措施;石上的支承长度应大于梁高1.5倍,也可采用浆砌块石等堵塞措施。
2.1.3 交叉软弱地质处理方法
对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体,可采用灌浆加固和清爆填塞等措施。
2.1.4 裂隙、桩底注浆处理方法
为了查清裂隙、桩底的分布、形状、深度,以及它们的发育程度,可采用钎探的方法(采用钎探进行验槽,对查清土洞或塌陷的分布很有成效)。
应根据土洞在地基中所处的位置、土洞大小及形状、埋深、水文地质条件等,综合采取处理措施。
(1)挖填法:清除洞内软土后,铺填块石,上做碎石层,其上部用灰土或粘土夯实。一般对地下水形成的土洞,多以疏导为宜,避免堵截,又形成新的土洞,或使原土洞扩大。一般适用于浅层土洞。
(2)灌填法:在洞体范围的顶部地基基坑面上钻孔,可采用多个钻孔(但至少两个以上,以便土洞排气),一般是将砂或砾石灌入洞内,然后再灌入水泥浆,或直接灌入砼。适用于埋藏深、洞径大的土洞。
对58号墩桩基础进行检算,主要计算结果如下。
(1)墩顶位移
控制荷载:恒载+单孔重载+纵附
dY[<dY],墩顶位移符合要求。
(2)纵向水平线刚度
纵向水平线刚度K=257.98kN/cm
(3)单桩承载力
①荷载组合:恒载+双孔重载
②荷载组合:恒载+双孔重载+纵附(纵横合成)
(4)桩侧土压力
荷载组合:恒载+双孔重载+横附(纵横合成)
(5)群桩验算
①荷载组合:恒载
桩群作为整体基础,桩底平面处的最大压应力 σdmax=432.96kPa
修正后桩底平面处的容许承载力[σ]=2104.30kPa
②荷载组合:恒载+双孔重载
桩群作为整体基础,桩底平面处的最大压应力σdmax=504.53kPa
修正后桩底平面处的容许承载力[σ]=2104.30kPa
③荷载组合:恒载+单孔重载+纵附
桩群作为整体基础,桩底平面处的最大压应力 σdmax=517.05kPa
修正后桩底平面处的容许承载力[σ]=2525.16kPa
④荷载组合:恒载+双孔重载+横附
桩群作为整体基础,桩底平面处的最大压应力 σdmax=540.38kPa
修正后桩底平面处的容许承载力[σ]=2525.16kPa
⑤荷载组合:恒载+双孔重载+横附(纵横合成)
桩群作为整体基础,桩底平面处的最大压应力σdmax=540.61kPa
修正后桩底平面处的容许承载力[σ]=2525.16kPa
⑥荷载组合:恒载+双孔重载+纵附(纵横合成)
桩群作为整体基础,桩底平面处的最大压应力σdmax=572.32kPa
修正后桩底平面处的容许承载力[σ]=2525.16kPa
(6)桩身配筋及检算
荷载组合 :恒载+双孔重载+横附(纵横合成)
控制截面:y=0m
钢筋直径 φ=20mm
钢筋种类GX:Q235
①最大弯矩与最大轴向力组合:
计算截面弯矩 M=142.84kN·m
计算截面轴向力 N=3340.39kN
截面半径 r=0.625m
环形截面内半径 ro=0m
杆件计算长度 lo=7.30m
钢筋中心至截面外缘的保护层厚度 a=0.070m
规范规定之最小配筋率 Umin=0.5%
弯矩增大系数 η=1.013
考虑弯矩增大系数η后之偏心距 eo=0.043m
(小偏心)
钢筋根数 Gn=20
砼最大压应力 σh=3.306MPa
砼偏心受压时之容许压应力 [σh]=13.000MPa
钢筋最大压应力 σgi=32.268MPa
钢筋最大拉应力(小偏心时最小压应力) σgl=19.774MPa
钢筋容许应力 [σa]=160.000MPa
实际全截面配筋率 u=0.00512
考虑纵向挠曲稳定的砼最大压应力 σw=2.567MPa
砼中心受压时之容许压应力 [σa]=10.4MPa
②最大弯矩与最小轴向力组合:
计算截面弯矩 M=142.84kN·m
计算截面轴向力 N=683.94kN
截面半径 r=0.625m
环形截面内半径 ro=0m
杆件计算长度 lo=7.30m
钢筋中心至截面外缘的保护层厚度 a=0.070m
规范规定之最小配筋率 Umin=0.5%
弯矩增大系数 η=1.004
考虑弯矩增大系数η后之偏心距 eo=0.210m
(大偏心)
截面内偏心距 e=0.211m
钢筋根数 Gn=20
砼最大压应力 σh=1.234MPa
砼偏心受压时之容许压应力 [σh]=13.000MPa
钢筋最大压应力 σgi=11.539MPa
钢筋最大拉应力(小偏心时最小压应力) σgl=1.103MPa
钢筋容许应力 [σa]=160.000MPa
实际全截面配筋率 u=0.00512
中性轴位置 α=2.39365
裂缝最大宽度 Df=0.00mm
考虑纵向挠曲稳定的砼最大压应力 σw=0.526MPa
砼中心受压时之容许压应力 [σa]=10.400MPa
我国的岩溶地区地基处理,尤其在处理溶洞、土洞或塌陷地基方面,取得了显著的成绩。但在以下方面还可以值得进一步的探讨和完善。
(1)在灌填(浆)法中,对灌浆孔的布置、灌浆压力的确定等方面,争取有较成熟的计算及理论依据。
(2)进一步完善地基处理设计理论,改变目前理论相对落后于实践的局面。
(3)施工工艺方面,研究探讨更行之有效的方法。例如在溶洞灌浆中如何有效地避免漏浆,特别是在某些大溶洞、串珠状溶洞地段的堵漏问题。目前国内已有采用袋装粘土及水泥填堵溶洞及防渗堵漏的成功经验。此外,还可多积累用高压旋喷处理溶洞地基的经验。
(4)岩溶地基处理效果检验方面,除目前常用的监测检验方法外,还可采用多种测试手段方法,如采用旁压试验、十字板剪切试验等来检验地基处理的效果,并建立经验对比关系。
[1]张宏.灌注桩检测与处理[M].北京:人民交通出版社,2001
[2]周光灿.钻探孔内事故预防与处理一百例[M].北京:地质出版社,1986