橋梁擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工對比研究

張佑良

摘要：中國橋梁工程中，擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工方案的選擇，受很多方面的制約。文章對比闡述了橋梁擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)特性，著重抓施工質(zhì)量問題，分析了兩者差異，并結(jié)合實際工程，探討了兩者技術(shù)調(diào)整措施。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；擴大基礎(chǔ)；樁基；對比

隨著我國交通基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁，且工程規(guī)模越來越大，對基礎(chǔ)承載力的要求越來越高，因此橋梁基礎(chǔ)施工問題尤為重要?；跇蛄簲U大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)兩種工藝對比，分析了橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)以及質(zhì)量控制因素。

1 擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工概述

1.1 擴大基礎(chǔ)概述。擴大基礎(chǔ)是相對于樁基礎(chǔ)而言的，也是歷史很悠久的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。具體來說，擴大基礎(chǔ)或稱明挖基礎(chǔ)屬直接基礎(chǔ)，是將基礎(chǔ)底板設(shè)在直接承載地基上，來自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過基礎(chǔ)底板直接傳遞給承載地基。其施工方法通常是采用明挖的方式進行的，施工中坑壁的穩(wěn)定性以及地下水的豐富程度與否，都是必須特別注意的問題。明挖擴大基礎(chǔ)施工的主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)的定位放樣、基坑開挖、基坑排水、基底處理以及砌筑（澆筑）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物等。

1.2 樁基礎(chǔ)概述。由樁和連接樁頂?shù)臉冻信_（簡稱承臺）組成的深基礎(chǔ)，簡稱樁基。樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點，幾乎可以應(yīng)用于各種工程地質(zhì)條件和各種類型的工程，尤其是適用于建筑在軟弱地基上的重型建（構(gòu)）筑物。因此，在沿海以及軟土地區(qū)，樁基應(yīng)用比較廣泛。當?shù)鼗鶞\層土質(zhì)較差，持力土層埋藏較深，需要采用深基礎(chǔ)才能滿足結(jié)構(gòu)物對地基強度、變形和穩(wěn)定性要求時，可采用 樁基礎(chǔ)。基樁按材料分類有木樁、鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁與鋼樁。橋梁基礎(chǔ)中用的較多的是中間兩種。按制作方法分為預(yù)制樁和鉆(挖）孔灌注樁；按施工方法分為錘擊沉樁、振動沉樁、射水沉樁、靜力壓樁、就地灌注樁與鉆孔埋置樁等，前四種又統(tǒng)稱沉入樁。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、設(shè)計荷載、施工設(shè)備、工期限制及對附近建筑物產(chǎn)生的影響等來選擇樁基的施工方法。

2 擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工控制對比分析

2.1 擴大基礎(chǔ)施工分析。擴大基礎(chǔ)一般的施工工序為：基礎(chǔ)的定位放樣——基坑開挖——基坑排水——基底處理——砌筑（澆筑）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在擴大基礎(chǔ)施工中，往往會發(fā)生一些事故，鑒于其常見問題，一般表現(xiàn)為：基坑坑壁坍塌和基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移或傾斜。

2.1.1 基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移或傾斜?；A(chǔ)產(chǎn)生滑移或傾斜的原因有：a)基底承載力不均勻?qū)е禄A(chǔ)向承載力薄弱方傾斜；b)基礎(chǔ)可能位于半填半挖地基上，填筑部分不密實，導(dǎo)致基礎(chǔ)向填筑方傾斜；c)山區(qū)施工，基礎(chǔ)持力層可能位于巖基傾斜面上。在施工中根據(jù)實際情況，采取基底換填材料、砼加固等方式提高地基承載力。也可更改設(shè)計，使基礎(chǔ)全部位于開挖面上，在施工中盡量避開傾斜巖層基，若不可避免則可采取爆破等手段，將巖基高處炸平或鑿成向內(nèi)傾斜的臺階。為防止上游來水的沖刷，可將基礎(chǔ)埋深至巖基以內(nèi)2m左右，并可采用爆破等方法開鑿。

2.1.2 基坑坑壁坍塌。在開挖基坑過程中或完成后，基坑坑壁局部或大面積坍塌的原因有：a)基坑開挖較深、未按規(guī)定放坡或通過不同土層時沒有根據(jù)土的不同特性分別放成不同的坡度，致使邊坡失穩(wěn)造成坍塌；b)在基坑兩側(cè)或距施工便道較近側(cè)堆土方過多．在重力或外力作用下使土體剪切力增加，造成塌方；c)在地下水或地表水作用下， 由于排水措施不利，一方面，土層受水的影響而濕化，承載力降低，另一方面，坑壁土體受損被淘空，造成失穩(wěn)塌方。針對基坑坑壁坍塌的防治措施：a)根據(jù)土質(zhì)類別及其不同的物理學(xué)性質(zhì)確定相對安全的邊坡坡度，如無據(jù)可查時，可參考《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中給出的明挖地基基坑坑壁坡度執(zhí)行;b)采用挖掘機挖掘時，根據(jù)不同的土質(zhì)類別，按不同的坡度放出基坑線，并注意在挖方時要邊挖邊修坡；c)基坑開挖過程中，3m以下深坑往往受地下水影響較大，這時可采用井點降水法，即在基坑周邊(基底平面尺寸外圍0．5m外)挖出比中央基底低0．3m～0．5m的排水溝，集中排至1～2個集水井中，井深根據(jù)水情大小考慮，一般在1m～1．5m左右．并注意及時排水，避免排水不利造成基坑遭水泡;d)盡可能將挖出的基坑土運離坑邊，如果受周圍條件限制只能堆放在基坑頂面時，棄土堆坡腳至基坑上邊緣距離不得少于1．5m，高度不宜超過2m;e)必要時，可采用板樁、支撐護壁、噴射等方法加以護壁。

2.2 樁基礎(chǔ)施工分析。樁基礎(chǔ)鉆孔施工一般的施工工序為：測量定位——加固鉆機底座——埋設(shè)鋼護筒——沖擊鉆機安裝就位——沖擊成孔——成孔檢查——清孔——鋼筋籠制作、吊裝、就位——二次清孔——灌注混凝土——待砼終凝后拔出鋼護筒?；炷凉嘧妒┕み^程的常見問題表現(xiàn)為： a.卡錘:鉆進速度太快，地質(zhì)情況不明，巖面傾斜、遇有孤石、溶洞或被坍孔落下的石塊卡住等。應(yīng)嚴格按操作規(guī)程進行鉆孔作業(yè)。當遇有巖面傾斜或溶洞時，應(yīng)采取前述有關(guān)措施先期進行處理后,再按常規(guī)進行鉆孔；卡錘后不宜強提，只宜輕提，采用沖、吸等方法將錘周圍松動后再提出。b.沉渣過厚:由于泥漿指標不符合要求，含砂率過大；下放鋼筋籠時間過長或鋼筋籠碰撞孔壁，造成塌方。清孔時嚴格控制泥漿指標，保證清孔后，孔內(nèi)泥漿各項指標符合設(shè)計要求；盡量縮短下放鋼筋籠的時間，但下放時應(yīng)徐徐下放，不得快速沖下。如鋼籠安放完畢后，孔內(nèi)沉渣仍超出要求，應(yīng)采用二次清孔方法，直到沉渣符合要求為止。c.灌注混凝土?xí)r鋼筋籠上?。鸿b于灌注混凝土?xí)r，埋管過深；或混凝土供應(yīng)不上，混凝土已初凝，混凝土抱死鋼筋籠?？刹扇〗?jīng)常上下提動導(dǎo)管，控制埋管深度在2-6ｍ 范圍內(nèi)。砼的供應(yīng)要連續(xù)均衡。d.孔壁坍塌：泥漿稠度小，護筒埋深不夠，松軟地層進尺速度太快，孔內(nèi)泥漿水位高度不夠，在地質(zhì)不好的情況下處理不及時。可在松散砂土鉆進時，控制進尺速度，選用高粘度、不分散的優(yōu)質(zhì)泥漿，如PHP泥漿；確保護筒埋設(shè)已穿過軟土、粉沙層；鉆進時及時補充孔內(nèi)泥漿，保證孔內(nèi)水頭相對穩(wěn)定。e.斜孔：當遇到巖面傾斜、大孤石、探頭石或土層軟硬不勻時，稍有不注意就會造成斜孔。如有探頭石、大孤石，低速將石打碎；當遇到巖面傾斜，采用片石填平后再沖擊；遇到土層軟硬不勻，致使錘頭受力不均時，往孔內(nèi)填入底標號混凝土，待混凝土凝固到一定強度再用錘低速打進。

3 擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)技術(shù)調(diào)整實例分析

3.1 工程概況。205國道衢州段某橋梁工程，上部結(jié)構(gòu)：9×20米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋；下部結(jié)構(gòu)：擴大基礎(chǔ)，柱式墩；其中0#臺、1#墩、2#墩、3#墩以及9#臺位于干旱的河灘上，4#-8#墩位于常年有水的河床中間。

3.2 擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)技術(shù)調(diào)整。在擴大基礎(chǔ)實際施工中，首先用土包圍堰，圍內(nèi)外兩層，中間再次填滿黃泥搗實，便于阻水；然后在挖好的集水坑放置相當多數(shù)量的潛水泵抽水,發(fā)生的現(xiàn)象為：喝水明顯，流入量大于流出量，抽而不干。經(jīng)詳細分析，本橋橋墩位于干旱的河灘上，部分橋墩位于河床中間，且枯水季節(jié)水深也達到1米以上，本橋原設(shè)計所有橋墩基礎(chǔ)均為擴大基礎(chǔ)，缺乏對不同地質(zhì)及不同水文的調(diào)查比對，這樣帶來了一定程度的施工上的困難，成本上的浪費以及工期上的耽擱。后來河床內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)計變更為樁基礎(chǔ)，每個橋墩為單排3根樁,樁徑120cm，施工方在河床里筑島鉆孔施工,爭取了時間，節(jié)約了成本，也保證了工程質(zhì)量，效果顯著。采用樁基礎(chǔ)施工在本工程施工中顯示它的極大優(yōu)越性。特別對砂礫層及巖溶地區(qū)一般深水樁基礎(chǔ)的施工，充分體現(xiàn)它的鉆進速度快(25m孔深一般9-10天左右即可成孔)，設(shè)備簡單，重量較輕，移動方便，操作簡單，易于掌握，造價低廉的特點。在本工程施工中均為一次性成孔，無鉆孔事故的發(fā)生，成孔率極高，在灌注水下砼后，樁檢合格率為100％。通常浙西一帶普遍采用擴大基礎(chǔ)形式（雖然亦可采用樁基施工，但不多見），然而此單一形式并不能完全滿足施工技術(shù)需要，這時候必須考慮改變基礎(chǔ)形式來達到更好的效果。水下灌注樁的施工過程是人們無法直接能觀察到的，而河床中擴大基礎(chǔ)的施工也存在較大困難，它們都需要克服不良的地質(zhì)結(jié)構(gòu)（本地區(qū)發(fā)現(xiàn)較多的溶洞、流沙等不良地質(zhì)情況）與水流的影響，因此，橋梁基礎(chǔ)的質(zhì)量能否達到安全使用要求，需要設(shè)計人員認真詳細的調(diào)查有關(guān)資料依照安全、適用等原則進行設(shè)計。施工方要預(yù)先制定嚴謹?shù)氖┕し桨?，多方面了解現(xiàn)場實際情況，遇到問題及時處理。要多借鑒以往的經(jīng)驗，結(jié)合實際情況去進行施工，以杜絕質(zhì)量隱患, 減少經(jīng)濟損失。

4 結(jié)語。事實上，限于我國某些城市地質(zhì)特性（如浙江西部地區(qū)），同時適用此兩種基礎(chǔ)形式，雖然兩種形式施工工藝差別明顯，但為求得更好的效果，必須詳細比較兩者施工異同，加強實際調(diào)研，以實際地質(zhì)水文條件來核實設(shè)計和施工方案，才能做到事半功倍。因此，加強認識擴大基礎(chǔ)和樁基形式施工的異同，對實際工程指導(dǎo)有著非常現(xiàn)實的意義。

參考文獻

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