曹金滸，饒雪蘭

(貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司)

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淺析不同條件下橋梁基礎(chǔ)的選擇

曹金滸，饒雪蘭

(貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司)

為了確保橋梁的安全，地基絕對不能有超過規(guī)定值的變位；因此為了控制變位，較為方便的方法便是控制地基應(yīng)力。地基和基礎(chǔ)是橋梁的重要組成部分。在橋式方案比選之中，每一橋式都有其所需的地基和基礎(chǔ)；而在水深較大、地質(zhì)情況較為復(fù)雜的地方，基礎(chǔ)方案的比選則更為重要。

橋梁基礎(chǔ)；地基承載力

1 地基承載力的探討

在任何情況下，基礎(chǔ)的破壞及失效都是不允許發(fā)生的。相反，盲目保守加大費(fèi)用也是不能接受的。因此，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)﹙基礎(chǔ)類型選擇﹚最基本的準(zhǔn)則就是科學(xué)地最大限度地謀求安全、適用、經(jīng)濟(jì)三者矛盾統(tǒng)一。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)含有地基巖土變形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它與一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同之處表現(xiàn)在地基與基礎(chǔ)的共同作用問題上。即基礎(chǔ)的應(yīng)力與變形的大小，不僅隨著上部結(jié)構(gòu)所傳來的荷載的大小、方向與性質(zhì)而變，而且還隨地基的反力分布、沉降大小、均勻與否而改變。所以，從理論上說，地基和基礎(chǔ)應(yīng)視為一個(gè)共同作用的整體，不能分割孤立的進(jìn)行設(shè)計(jì)。但工程實(shí)踐也證明，多數(shù)的情況下，把地基與基礎(chǔ)分開來計(jì)算并不會帶來不能接受的誤差。因此，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：若非特殊要求，均可認(rèn)為，將地基與基礎(chǔ)分開來計(jì)算是允許的。但對它們之間的互相作用影響關(guān)系，則必須予以考慮并加以正確處理。

2 明挖基礎(chǔ)

又稱為擴(kuò)大基礎(chǔ)或直接基礎(chǔ)。明挖基礎(chǔ)多以石砌、混凝土或鋼筋混凝土建造。其平面形狀分為圓形、矩形、圓端形、八角形、T形和U形等等。明挖基礎(chǔ)的厚度除了要求保證地基有足夠的承載力以外，還要求基礎(chǔ)底面低于沖刷線和土壤凍結(jié)線，以保證橋梁不受沖刷及冰凍害影響。地質(zhì)良好的無水地段，可采用除去表土，整平地基的方法，以便于修建基礎(chǔ)；有水地段可以根據(jù)水的深淺，分別采用土、草袋或者打樁等辦法，筑成圍堰,然后抽去積水,以便修筑基礎(chǔ)。地質(zhì)不良地段可采用更換填土，或者用物理、化學(xué)方法加固地基。明挖基礎(chǔ)由于施工簡便，傳力作用明確并且能直接觀察到地基原貌，因此不但用于中、小橋梁，而且正在逐步用于一些大橋，并在施工技術(shù)上有了許多發(fā)展。

3 樁基礎(chǔ)的概述及其適用條件

3.1 預(yù)制鋼樁的特點(diǎn)

鋼樁重量輕、強(qiáng)度大、能經(jīng)受錘擊等重壓，但在水中和地基內(nèi)容易腐蝕。鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力混凝土樁使用較為廣，截面形狀也有多種，最常用的是空心圓形樁。這種樁直徑小的可稱為管樁，直徑大的可稱為管柱。預(yù)應(yīng)力混凝土樁較鋼筋混凝土樁強(qiáng)度更高,受錘擊不容易開裂,水密封性好，能夠防止鋼筋生銹，且能夠最大程度節(jié)約鋼材。近幾年來，出現(xiàn)了用空心圓形樁建造橋墩。這種橋墩是把部分空心圓形樁埋入地基,部分伸出地面作為墩身，然后在樁柱頂上修筑承臺,直接支承橋的上部結(jié)構(gòu)。采用這種橋墩的橋梁不僅外形輕巧美觀，且較傳統(tǒng)重力式橋墩節(jié)約圬工量60%。

3.2 樁基礎(chǔ)施工方法的選擇

打樁施工方法有很多，常用的有震動(dòng)法、錘擊法和埋入法。我國大多采用震動(dòng)法，即用震動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行打樁，同時(shí)在空心圓形樁的管壁內(nèi)外采用射水、吸泥等措施輔助鋼樁下沉。埋入法就是先鉆孔或挖孔，然后埋樁。就地灌注樁也稱為鉆孔樁。就地灌注樁的基本施工方法是先鉆孔或挖孔,待孔成型以后,下鋼筋籠和灌注混凝土。這種方法施工快、造價(jià)低、設(shè)備較簡單。

4 管柱基礎(chǔ)的應(yīng)用

直徑較大的空心圓形樁柱稱為管柱，用管柱修建的樁基礎(chǔ)，稱管柱基礎(chǔ)。管柱基礎(chǔ)適用于深水、無覆蓋層、厚覆蓋層、巖面起伏等大的橋址條件。管柱能夠穿越各種土質(zhì)覆蓋層和溶洞，支承于較密實(shí)的土上或巖石面上。一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土管柱。

管柱通過覆蓋層下沉到基本巖層，然后再在管柱內(nèi)用大型鉆機(jī)鉆巖達(dá)到必要的深度后，放置鋼筋骨架，灌注水下混凝土，使管柱在巖壁中錨固。管柱基礎(chǔ)能夠達(dá)到氣壓沉箱所不能達(dá)到的水下施工深度，可避免在水下和高氣壓條件下作業(yè)，有利于工人健康，而且不受洪水季節(jié)的影響，可以常年施工。因此管柱基礎(chǔ)應(yīng)用更為廣泛。

5 沉井基礎(chǔ)

5.1 筑島沉井

在水深和流速都不大的地方，可以在水中直接用沙土(或者在草袋圍堰內(nèi))筑島；若水深較大，則可以用鋼板樁修建一個(gè)圓形圍堰，在圍堰中填沙成島。在沙島表面制造沉井。

5.2 浮運(yùn)沉井

在水情穩(wěn)定的地方，如果水深較大，可以在橋址之外將沉井底節(jié)預(yù)先做好，再拖運(yùn)到橋址，加重，使其落到河床底，這就是浮運(yùn)沉井。為使沉井能浮運(yùn)，可以有以下三種辦法：①在刃腳處加一臨時(shí)底板，在運(yùn)到橋址后則拆去該底板；②僅按井壁、隔墻內(nèi)外表面用薄層板做成一空殼，使其能浮運(yùn)，拖運(yùn)到橋址后，向殼內(nèi)加水，即可下沉；③在各個(gè)井孔設(shè)置鋼氣筒，向氣筒內(nèi)注入壓縮空氣將水驅(qū)除，即可增加浮力并浮運(yùn)到位；隨后再讓空氣排出，即可下沉

6 基礎(chǔ)類型選擇的原則

6.1 梁類結(jié)構(gòu)橋的基礎(chǔ)

當(dāng)?shù)鼗某休d力較高或者相當(dāng)高時(shí)，適宜用平底基礎(chǔ)。常用的平底基礎(chǔ)是淺平基、沉井基礎(chǔ)、氣壓沉箱基礎(chǔ)。但當(dāng)土層較厚、其摩阻力可以利用時(shí)，可以用打入樁或鉆孔樁基礎(chǔ)；當(dāng)土層較軟時(shí)，但其下有硬層可以用作為持力層時(shí)，適宜于用鉆孔樁基礎(chǔ)；如果其下的硬層是巖石，則宜于用嵌巖的管柱。對于這些樁類基礎(chǔ)，若能用高樁承臺以及斜樁，其工程數(shù)量將有顯著的節(jié)省?，F(xiàn)今只是打入樁可以打斜樁。

6.2 水下基礎(chǔ)類型的選擇

一般根據(jù)：環(huán)境條件； 地質(zhì)條件；結(jié)構(gòu)體系及荷重性質(zhì)；水文條件； 施工條件等諸因素。并經(jīng)過綜合考慮和反復(fù)論證以后才能加以確定。因?yàn)樗禄A(chǔ)類型不僅關(guān)系到造價(jià)的高低、工期的長短，而且還關(guān)系到施工的難易程度甚至成敗。

7 結(jié) 語

橋梁樁基礎(chǔ)的選擇為是了橋梁的安全，而地基不能有超過規(guī)定值的變位；而為了控制變位，較為方便的方法便是控制地基應(yīng)力。地基和基礎(chǔ)乃是橋梁的重要組成部分。橋梁的樁基應(yīng)該根據(jù)上述多個(gè)因素進(jìn)行綜合的選擇，從而確定出橋梁最佳的基礎(chǔ)方案。

[1] 鐵道部大橋局橋梁科學(xué)研究院.舟山新城大橋主橋施工監(jiān)控方案.武漢，2004.

[2] 張航，李小謙.鋼管混凝土拱橋線形監(jiān)測方法[J].華東公路，2002(2).

2015-03-11

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