李東文

摘要:橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的好壞,是整座橋梁質(zhì)量的根本問(wèn)題,只有掌握橋梁基礎(chǔ)的分類、特點(diǎn),掌握基礎(chǔ)的適用范圍,才能使專業(yè)人員設(shè)計(jì)和施工時(shí)更好地注意發(fā)揮各類基礎(chǔ)的特長(zhǎng),才能更合理選擇適宜的基礎(chǔ),確保建成的橋梁能安全經(jīng)濟(jì)、舒適、高效地使用,尤其是在巖溶地質(zhì)這個(gè)特殊的環(huán)境下。

Abstract: Whether the design and construction quality is good or not is the basic problem of the entire quality of the bridge. Only when the categories and characters of the bridge are well understood and the scope of application is well mastered, the professional designer can play all kinds of advantages of the bases. And in this way the suitable base is chosen, which in turn, will make sure that the bridge can be safe、economical、comfortable and high- efficiently used.

關(guān)鍵詞:橋梁基礎(chǔ);巖溶地質(zhì);樁基礎(chǔ)

Key words:bridge foundation;karst geology;pile foundation

中圖分類號(hào):U443.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)04-0215-01

1基礎(chǔ)分類、特點(diǎn)

1.1 淺基礎(chǔ)特點(diǎn)、分類

天然地基淺基礎(chǔ)特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單,不需大型的機(jī)具設(shè)備,比較經(jīng)濟(jì),在中、小型橋梁上使用較廣泛。淺基礎(chǔ)根據(jù)受力條件及構(gòu)造可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)兩大類。剛性基礎(chǔ):基礎(chǔ)內(nèi)不需配置受力鋼筋,這種基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、施工簡(jiǎn)便、能承受較大的荷載。缺點(diǎn)是自重大,受地形限制。柔性基礎(chǔ):必須在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋,這種基礎(chǔ)稱為柔性基礎(chǔ)。特點(diǎn)是整體性能較好,抗彎剛度大,對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力比較小。缺點(diǎn)是柔性基礎(chǔ)主要是用鋼筋混凝土澆筑,鋼筋和水泥用量較大,施工技術(shù)要求較高。

1.2 深基礎(chǔ)特點(diǎn)、分類

深基礎(chǔ)特點(diǎn)是承載力高、穩(wěn)定性好、埋置深度大、工期短、適應(yīng)大型及大跨度橋梁的建設(shè)。常用深基礎(chǔ)有樁基礎(chǔ)、氣壓沉箱基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)等。

樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ),它是由若干根樁和承臺(tái)兩個(gè)部分組成。樁基礎(chǔ)的作用是將承臺(tái)以上結(jié)構(gòu)物傳來(lái)的外力通過(guò)承臺(tái),由樁傳到較深的地基持力層中去。樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)是承載力高,穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻,具有較好的適應(yīng)性。樁的施工方法種類較多,主要的是鉆孔法和打入法。目前常用的有鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、打入樁;沉箱是一個(gè)有蓋無(wú)底的箱形結(jié)構(gòu)物,人在壓入壓縮空氣的工作室內(nèi)挖土,沉箱在自重作用下沉入土中。沉箱的優(yōu)點(diǎn)是整體性強(qiáng),穩(wěn)定性好,能承受較大的荷載,在下沉過(guò)程中能處理障礙物,基底的處理和質(zhì)量能得到保證。

2巖溶地質(zhì)橋梁基礎(chǔ)的處理辦法

2.1 加固地基(擴(kuò)大基礎(chǔ))

(1)當(dāng)溶洞頂覆蓋較薄,可采用清爆的方法,揭露溶洞充填物,以便清除、換填,或使充填物風(fēng)干,提高地基的強(qiáng)度。(2)若溶洞位于持力層范圍內(nèi)時(shí),清除覆土及原填充的土質(zhì),視溶洞寬窄分別打入小鋼軌,用漿砌片石或混凝土填塞,設(shè)置鋼筋混凝土蓋板或基礎(chǔ)內(nèi)部加鋼筋網(wǎng)。(3)對(duì)于溶洞埋藏不深,洞中有較厚的碎塊石堆積物,可采用壓漿的方法使其固結(jié)。對(duì)于粘性土、砂類土等以細(xì)顆粒為主的堆積物地基,可采用旋噴樁方法加固。(4)若溶洞位于基底以下一定距離,且符合完整頂板厚度與跨長(zhǎng)之比小于2.0,或溶洞跨長(zhǎng)大于8m,但厚跨比值大于2.0;頂板巖層完整性較好,溶洞形態(tài)大小探測(cè)清楚,一般認(rèn)為地基不需加固。

2.2 樁基礎(chǔ)

(1)當(dāng)橋梁地基下的溶洞較大,埋藏較深,但又不滿足頂板厚度檢算要求時(shí),只能采用樁基礎(chǔ)。當(dāng)巖面溶蝕高差大于1m或巖溶洞穴平面、剖面尺寸大于1m時(shí),可溶性巖層埋深在8m以上,基底巖層部分缺角且無(wú)法嵌補(bǔ),明挖或水下施工壓漿有困難等情況均可使用樁基處理。(2)鉆(挖)孔樁在穿過(guò)溶洞進(jìn)入完整基巖中深度不得小于5倍樁徑,若實(shí)際值小于此項(xiàng)要求時(shí),應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行加深或驗(yàn)算。(3)對(duì)于樁尖下伏溶洞,是采取穿過(guò)溶洞還是樁尖立于溶洞頂,須根據(jù)檢算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。一般情況若完整基巖頂板厚大于10m且頂板厚與溶洞孔徑之比大于2時(shí),基底以下溶洞可以不處理,否則應(yīng)該采用樁基穿過(guò)溶洞。(4)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視樁基負(fù)摩擦力的影響。一般地基土石在擾動(dòng)之后都會(huì)在自重的作用下固結(jié)下沉,特別是由于大量開采地下水而導(dǎo)致地基軟弱層相對(duì)樁基固結(jié)下沉,因而產(chǎn)生一個(gè)向下的摩擦力,即負(fù)摩擦力,從而增加了樁基所承受的軸向荷載,甚至可能導(dǎo)致樁基破壞。(5)當(dāng)基樁穿過(guò)多層巖溶層支立于堅(jiān)固的巖層上時(shí),不應(yīng)考慮多層巖溶層對(duì)樁側(cè)起摩阻作用,因?yàn)閹r溶層與樁側(cè)之間的摩阻作用,在本質(zhì)上不同于一般土與樁側(cè)之間的摩阻作用。

3巖溶地質(zhì)橋梁樁基礎(chǔ)的應(yīng)用

3.1 支承樁及嵌巖樁

支承樁及嵌巖樁安全性高、抗震性好,是首選的樁基類型。當(dāng)覆蓋土層的摩阻力不足以提供樁基的豎向承載力,或不能滿足沉降要求時(shí),須采用支承樁或嵌巖樁,樁基的承載力可按規(guī)范公式計(jì)算。

3.2 摩擦樁

在巖溶地區(qū)采用摩擦樁有兩種情況:一種是覆蓋層的摩阻力足以提供樁基的豎向承載力,樁基不進(jìn)入溶洞區(qū);另一種則是樁底進(jìn)入溶洞區(qū)并終孔在薄頂板或充填物中,此時(shí)計(jì)入覆蓋層及溶洞充填物和溶洞巖體的摩阻力。

3.3 打入樁

在巖溶地區(qū)采用打入樁,目前并不是常規(guī)方法,但在合適的條件下也是一個(gè)很好的方案。打入樁避免了鉆孔樁施工時(shí)的塌孔風(fēng)險(xiǎn),及多次回填或其它措施(如鋼護(hù)筒)帶來(lái)的費(fèi)用增加。打入樁基礎(chǔ)通常為群樁,可采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁,也可采用鋼管樁,對(duì)于管樁應(yīng)避免樁底直接打到巖面,且都應(yīng)注意巖面傾斜等不利情況。

4巖溶地質(zhì)橋梁樁施工的技術(shù)措施

(1)巖溶地區(qū)樁基施工,必須根據(jù)不同的地質(zhì)條件遵循相應(yīng)的處理原則。對(duì)于巖溶,首先應(yīng)對(duì)填充物進(jìn)行土工試驗(yàn),分析其物理力學(xué)特性,檢測(cè)容重、含水量、孔隙率等,為注漿參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)。然后根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況,對(duì)每根樁設(shè)計(jì)出相應(yīng)的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。對(duì)每種處理方案,都要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算。(2)對(duì)于上覆土層較厚、地下水較豐富的摩擦樁,采用鉆孔法為宜。當(dāng)鉆進(jìn)到達(dá)溶洞頂板時(shí),沖擊鉆頭操作要平穩(wěn),盡可能少碰撞孔壁,并減少?zèng)_程懸距(不大于0.80m),慢慢穿過(guò)并及時(shí)采取防護(hù)措施,按一定比例投入黃土和片石來(lái)封堵,防止漏漿。(3)樁基穿過(guò)多層溶洞或暗河,拋填粘土袋及片石用沖錘擠填樁外溶洞空間,采用2層、3層鋼護(hù)筒防塌孔是較好的選擇。在橋施工時(shí),因該地區(qū)巖溶裂隙發(fā)育,當(dāng)鉆孔進(jìn)入巖層后發(fā)生漏漿時(shí),應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)護(hù)壁。