淺析不同條件下橋梁基礎的選擇

曹金滸，饒雪蘭

(貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責任公司)

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淺析不同條件下橋梁基礎的選擇

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力。地基和基礎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；而在水深較大、地質(zhì)情況較為復雜的地方，基礎方案的比選則更為重要。

橋梁基礎；地基承載力

1 地基承載力的探討

在任何情況下，基礎的破壞及失效都是不允許發(fā)生的。相反，盲目保守加大費用也是不能接受的。因此，基礎的設計﹙基礎類型選擇﹚最基本的準則就是科學地最大限度地謀求安全、適用、經(jīng)濟三者矛盾統(tǒng)一。 基礎設計是一項含有地基巖土變形的結(jié)構(gòu)設計。它與一般結(jié)構(gòu)設計的不同之處表現(xiàn)在地基與基礎的共同作用問題上。即基礎的應力與變形的大小，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，地基和基礎應視為一個共同作用的整體，不能分割孤立的進行設計。但工程實踐也證明，多數(shù)的情況下，把地基與基礎分開來計算并不會帶來不能接受的誤差。因此，現(xiàn)行的設計準則為：若非特殊要求，均可認為，將地基與基礎分開來計算是允許的。但對它們之間的互相作用影響關系，則必須予以考慮并加以正確處理。

2 明挖基礎

又稱為擴大基礎或直接基礎。明挖基礎多以石砌、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；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。地質(zhì)不良地段可采用更換填土，或者用物理、化學方法加固地基。明挖基礎由于施工簡便，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，并在施工技術上有了許多發(fā)展。

3 樁基礎的概述及其適用條件

3.1 預制鋼樁的特點

鋼樁重量輕、強度大、能經(jīng)受錘擊等重壓，但在水中和地基內(nèi)容易腐蝕。鋼筋混凝土樁和預應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。預應力混凝土樁較鋼筋混凝土樁強度更高,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 樁基礎施工方法的選擇

打樁施工方法有很多，常用的有震動法、錘擊法和埋入法。我國大多采用震動法，即用震動打樁機進行打樁，同時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、造價低、設備較簡單。

4 管柱基礎的應用

直徑較大的空心圓形樁柱稱為管柱，用管柱修建的樁基礎，稱管柱基礎。管柱基礎適用于深水、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，支承于較密實的土上或巖石面上。一般采用預應力混凝土管柱。

管柱通過覆蓋層下沉到基本巖層，然后再在管柱內(nèi)用大型鉆機鉆巖達到必要的深度后，放置鋼筋骨架，灌注水下混凝土，使管柱在巖壁中錨固。管柱基礎能夠達到氣壓沉箱所不能達到的水下施工深度，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。因此管柱基礎應用更為廣泛。

5 沉井基礎

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)預先做好，再拖運到橋址，加重，使其落到河床底，這就是浮運沉井。為使沉井能浮運，可以有以下三種辦法：①在刃腳處加一臨時底板，在運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，拖運到橋址后，向殼內(nèi)加水，即可下沉；③在各個井孔設置鋼氣筒，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到位；隨后再讓空氣排出，即可下沉

6 基礎類型選擇的原則

6.1 梁類結(jié)構(gòu)橋的基礎

當?shù)鼗某休d力較高或者相當高時，適宜用平底基礎。常用的平底基礎是淺平基、沉井基礎、氣壓沉箱基礎。但當土層較厚、其摩阻力可以利用時，可以用打入樁或鉆孔樁基礎；當土層較軟時，但其下有硬層可以用作為持力層時，適宜于用鉆孔樁基礎；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，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)過綜合考慮和反復論證以后才能加以確定。因為水下基礎類型不僅關系到造價的高低、工期的長短，而且還關系到施工的難易程度甚至成敗。

7 結(jié) 語

橋梁樁基礎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力。地基和基礎乃是橋梁的重要組成部分。橋梁的樁基應該根據(jù)上述多個因素進行綜合的選擇，從而確定出橋梁最佳的基礎方案。

[1] 鐵道部大橋局橋梁科學研究院.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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