水上栈桥平台钢管桩施工问题研究
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【摘 要】本文在详细介绍某公路大桥水上平台钢管桩施工技术，在钢管桩特点的基础上，提出了钢管桩垂直承载力的计算方法，并详细介绍了钢管承载力计算。
【关键词】钢管桩；承载力；施工技术
0.引言
拟建的某大桥主桥为193+332+113米高低塔混凝土斜拉桥，引桥为2×（3×40）米预应力混凝土先简支后连续小箱梁，桥梁全长888米，施工期间水深约为8米，根据地质钻探资料显示，河床地质情况如下：
①水深8米。
②岸例：0～7m为粘土，硬塑浅黄色，韧性及干强度。
③7m～9.8m为粉砂，灰色，含少量粘土及腐殖质，饱和，稍密。
④北侧河床：0～0.3m为粉土，软塑，黄色，含大量粉砂及少量砾石，韧性及干强度低。
⑤0.3m～33.4m中风化泥岩，紫红，灰黑色，泥质结构，中厚层状，构造岩石较软，岩体较破碎较完整，裂隙较发育，钻进慢，岩石呈短柱状块状。
1.水上平台设计方案
根据现场施工需要，8#墩采用施工钢栈桥。根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查，结合桩基平台需要钢栈桥规模拟定为栈桥全长130m，标准跨径为12m，桥面净宽均为6m，钢栈桥结构如下：
①基础结构为：钢管桩基础。
②下部结构为：工字钢模纵梁。
③上部结构为：贝雷片纵梁。
④桥面结构为：装配式公路钢栈桥用桥面板。
⑤防护结构为：小钢管护栏。
2.钢管桩受力计算
单墩布置单排3根钢管桩径?529mm，壁厚10mm，横向间距2.2m，桩顶布置2根[32b]字钢横梁，管桩与管桩之间用[20b]槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024―85），沉入桩的承载力容许值：[Ra]=1/2（∪∑aili+αAOR）
由于该公式只适用于混凝土管桩或者闭口的钢管桩，对于本方案中的敞口式钢管桩，该公式是否适合，规范没有说明。
因为敞口式钢管桩管壁较薄，钢管桩沉入过程中，桩端土的一部分被挤向，一部分涌入管内形成“土塞”，土塞受到管壁摩阻力作用将产生一定压缩，可以增加桩基的端承力，从而提高单桩的垂直承载力，由于公路桥梁规范没有用于空心钢管桩承载力的专用计算公式，因此钢管桩承载力可采用《建筑桩基技术规范》的钢管桩竖向承载力计算公式进行计算，根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定钢管桩竖向极限承载力标准时，计算式如下：
Quk+Qpk=λδ∪∑qsik+λpqpk×Ap
U―桩身周长；
qsik―桩侧向第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk―极限端阻力标准值；
λp―桩端闭塞效应系数，对于闭口钢管桩，λp=1。
对于敞口钢管桩，按下式进行算：
当hb/ds
当hb/ds≥5时，λp=0.8λδ。
hb―桩端进行持力层深度；
ds―钢管桩外直径；
λδ―侧阻挤土效应系数，对闭口钢管桩；
λδ=1，对于敞口钢管桩，λδ按下表确定：
Ar：钢管桩的截面面积。
图 钢管桩立面与平面图
钢管立柱受力验算：
受力模式分析：500KN汽车位于墩位处时钢管承担最大作用力，中间1根受力最大为430.3KN。根据勘测资料，钢管立柱持力层为泥岩，强度为15MPa。
⑴单桩轴向承载力
[Ra]=cAf+uchf+ξulq=0.5×0.75×15000×3.14×（0.529÷2）2=1235KN>430.3KN
⑵计算露钢管稳定σcr
设钢管桩一端固定，一端自由的压杆
钢管桩截面惯性半径 i==/4=73.4cm
截面面积：A=0.785×（52.92-50.92）=163cm2
柔度λ=ul/i=2×1300/73.4=35.4
查表知稳定系数ψ=0.918
应力σ===28.7MPa
综上所述：墩位下部结构采用单排3根钢管立柱满足使用要求。
钢管桩抗压稳定性验算：
受力模式分析：500KN汽车位于墩位处时钢管承担最大作用力，中间1根受力最大为430.3KN。根据勘测资料，钢管立柱持力层为泥岩，强度为15MPa。
⑴单桩轴向承载力
[Ra]=cAf+uchf+ξulq
=0.5×0.75×15000×3.14×（0.529÷2）2
=1235KN>430.3KN
⑵计算露钢管稳定σcr
设钢管桩一端固定，一端自由的压杆
钢管桩截面惯性半径 i==/4=73.4cm
截面面积：A=0.785×（52.92-50.92）=163cm2
柔度λ=ul/i=2×1300/73.4=35.4
查表知稳定系数ψ=0.918
应力σ===28.7MPa
综上所述：墩位下部结构采用单排3根钢管立柱满足使用要求。
3.结语
钢管桩施工技术目前已得到广泛应用，但钢管桩施工时一些指标在公路桥涵施工技术规范中没有数据可依，施工时应满足基本的规范要求，要求做到多借鉴、多实验、多总结，确保工程质量达到新的高度。
【参考文献】
[1]公路桥涵施工技术规范.JTJ041-2000.
[2]路桥施工计算手册.