桩基偏位处理方案及验算

桩基偏位处理方案及验算

摘要：提出某斜桥桩基偏位后的处理方案，在不改变上部结构设计施工的情况下，对错位桩基增设连梁和横梁，能较好的纠正桩基偏位现象，满足桩的强度要求，保证全桥稳定性，并对最大偏位桩的承载力、桩身强度及裂缝宽度进行验算，为同类工程提供参考。

关键词：桩基偏位；横梁；连梁

引言

伴随着我国交通事业的蒸蒸日上，桥梁结构计算理论的发展和生产施工工艺的提高，在现代桥梁设计中，桩柱结合式墩台越来越多。在这种桥墩台施工过程中，对桩基的偏位限制较严（对于不等直径桩柱结合式桥墩台，桩位偏差不超过50mm[1]），由于施工处理不当、测量放线差错、沉桩工艺不良、地质情况复杂等原因，造成桥墩台特别是基桩偏斜的现象时有发生。桥墩台桩基有别于民用建筑的桩基，其直径大、造价高、工期要求较紧、施工条件差和难度大。当出现较大偏差时，在原位继续成桩，施工难度更大，因此偏斜后的基桩的处理显得非常重要。桩偏位和倾斜对整座桥梁会产生十分不利的影响，必须进行处理，否则可能造成整座桥梁桩基的失稳。如果处理得当就会较大程度地挽回经济损失，对整座桥梁不会产生有害影响。桩基偏斜后常用的处理方法有补桩法、扩大承台法等。

工程概况

某斜桥为双幅桥（斜度15°)，桥面宽度为净21+2×4.5m。上部结构为简支板桥，桥跨布置为4(跨)×12m，下部结构采用桩柱式墩台，桩径1.2m，柱径1.0m，系梁断面为1×1m，桩基采用钻孔灌注桩。

由于地质条件复杂等原因，导致施工中出现实际施工桩位与原设计桩位存在较大偏位，其桩位平面如图1所示，各桩偏移具体值如表1所示。x表示x方向偏移量，y表示y方向偏移量，表示总偏移量。由表中可看出：除17＃、19＃和20＃号桩偏移量未超过5cm外，其余均超过5cm，最大偏移值达到34cm（13＃桩）。

由于桩位偏移后，同排桩不在同一直线上，使得原横系梁受力趋于复杂，故需加强原横系梁，特别要加大桩柱接头处横系梁尺寸。同时顺桥向的偏移量x 比较大，7＃、10＃、12＃、13＃、18＃桩x均超过20cm，为保证桥梁顺桥向的稳定性，增强这些桩的整体性，使它们共同受力，需在这些桩顶处增设顺桥向连梁。桩位的偏移将在桩基中产生较大的偏心弯矩，故须对桩基进行重新评估。

图1 桩位平面布置图（尺寸单位：cm）

桩位偏移量表（单位：cm）表1

注：总偏移量

处理方案

为了有效地对该桥桩基进行处理，提高其顺桥向和横桥向的整体性，使得桩基在偏心荷载作用下产生的弯矩分散承担和减小，故提出如下处理方案（图2）：增设1号～6号横梁；A型、B型及C型连梁；墩柱中心仍处在原设计位置。

图2 处理方案示意图（尺寸单位：cm）

3.1 横梁和连梁

横梁增强了同排桩柱之间的横向联系，其高度取120cm，宽度取80cm，纵向主筋采用24根直径为22mm的HRB335钢筋，箍筋采用直径为10mm的R235钢筋，间距为20cm，加密处间距为10cm。

连梁增强了桩柱之间的顺桥向联系，由于顺桥向桩基偏移量较大，距离较长，故连梁尺寸有所增加，其高度取120cm，宽度取100cm，纵向主筋采用28根直径为22mm的HRB335钢筋，箍筋采用直径为10mm的R235钢筋，间距为20cm，加密处间距为10cm。

3.2 桩柱接头部位

桩柱接头部位是本桥的关键之处，这一部分的处理直接关系到整座桥梁的稳定性好坏。施工中应特别注意混凝土的密实和强度要达到设计要求，接头部位（即横梁和连梁的端头）混凝土必须能够外包实际施工桩和柱，并保证最小外包厚度为20cm，其厚度为120cm，接头部位与横联和连梁采用弧形连接。每个接头部位箍筋采用直径为10mm的R235钢筋，间距为10cm，短钢筋采用24根直径为

16mm的HRB335钢筋，上下表面还需设间距为10cm的钢筋网(钢筋直径为10mm 的R235钢筋)。

由于接头部位墩柱圆心与实际施工桩基圆心有错位，因此墩柱钢筋无法与实际施工桩基钢筋焊接，但必须确保墩柱钢筋和实际施工桩钢筋深入接头部位110cm。在原桩头需植筋，植筋前在原桩头钻15个直径3cm的眼(深30cm), 内灌入环氧树脂,再将短钢筋插入。其示意图如图3所示。

桩基验算

为验算处理后的桩基能否满足成桥时的受力要求，需对桩基进行验算，验算针对顺桥向偏位最大的13＃桩进行。

4.1 桩顶力计算

13＃桩承台底受力计算结果如下：

恒载及活载作用下竖向力N=1700KN

由温度、汽车制动引起的水平力Q＝104.6KN

由竖向力及水平力产生的弯矩M＝1058KN·m。

4.2 承载力验算

13＃桩桩长29m，桩径1.2m。在最低冲刷线以下，按桩身自重的一半作为计算重力，在验算桩承载力时，不用分项系数方法，而是用单一安全系数的方法。故

桩的容许承载力按规范计算如下[2]：

以上验算表明桩承载力满足要求。

4.3 桩身强度和裂缝验算

用m法求最大弯矩[2]：

桩的计算宽度b1=Kf(d+1)=0.9(1.2+1)=1.98m

桩的变形系数

桩的换算深度，所以按弹性桩计算。

冲刷线处力为：

P0=1700+121.5=1821.5KN；Q0=104.6KN；M0=1058+324.3=1382.3KN·m。

用公式计算得冲刷线以下Z＝1.4m处弯矩最大，该处弯矩，该处轴向力。

桩身混凝土标号为C20，截面配筋为24根直径25mm的HRB335钢筋，取,，，，，,计算长度，偏心距增大系数，

，根据公式，假定ε＝0.41时，查得系数A＝0.8966，B＝0.5519，C＝-0.4273，D＝1.8878，计算得最近似符合。

故

裂缝宽度验算依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[3]

最大弯矩处截面受拉区外缘钢筋应力为：

最大裂缝宽度为：

以上计算分析表明，增加横梁和连梁以后，桩身强度裂缝宽度仍能满足要求。

5施工注意事项

①新设计的横梁及连梁顶面与原设计的系梁顶面在同一个标高上；

②原桩柱钢筋连接处的桩基箍筋及墩柱箍筋不能省略，施工横梁及连梁时，应注意预埋墩柱钢筋，只有待横梁及连梁混凝土强度达到设计强度的90%以上时，方可施工墩柱；