在橋梁(liáng)工程中,通常(cháng)采用的基(jī)礎有擴大基礎、樁(zhuāng)基礎、沉井基礎等。基(jī)礎的施工(gōng)方法大致可分(fèn)類如下。
1.擴(kuò)大基礎
所謂擴大(dà)基礎,是將墩(台)及上部結構傳來的荷載(zǎi)通過其直接傳遞至較淺的支(zhī)承地基的一種基礎形式,一般采用明(míng)挖(wā)基(jī)坑的方法進行施工,故又(yòu)稱之為明(míng)挖擴大基礎(chǔ)或淺基礎。其(qí)主要特(tè)點是:
(1)由(yóu)於能在現場直觀確認支承地基的(de)情(qíng)況下進行施工(gōng),因而施工質量可靠;
(2)施工時的噪聲、振動和對地下汙染等建設公害較(jiào)少;
(3)與其他類型的基礎相比,施工所(suǒ)需(xū)的操作空間較小;
(4)在(zài)多數情況下,比其他類型的基礎造價省、工期短;
(5)易(yì)受凍脹(zhàng)和(hé)衝刷影響。
擴大基礎(chǔ)施工的順序(xù)是開挖基坑(kēng),對基底進行處理(當地基的承載(zǎi)力(lì)不(bú)滿足設計要求時,需對地(dì)基進行加固(gù)),然後砌築圬工或(huò)立模、綁(bǎng)紮鋼筋、澆築混凝土。其(qí)中,開挖基坑(kēng)是(shì)施(shī)工中的一(yī)項主要工作,而在開挖過程中,必須解決擋土與止水排水的問題。
當土質堅硬時,對基(jī)坑的坑壁可不進行支護,僅按一定坡度進行開挖。在采用土、石圍堰或土(tǔ)質(zhì)疏鬆的情(qíng)況下,一般應對開挖後的基坑坑壁進行支護加固,以防止坑壁坍塌。支護的方法有擋(dǎng)板支護加固、混凝土及噴(pēn)射混凝土加固(gù)等。
擴大基礎(chǔ)施工的難易程度與地下水處理(lǐ)的難易有關(guān)。當(dāng)地下水位高於基礎的設計底麵高程時,施工時則須采取止水排水(shuǐ)措施。如打鋼板樁或考慮采用集水坑用水泵(bèng)排水、深井排水及井點法等(děng)使地下水位降低至開挖麵以下,以使開挖工作能在幹(gàn)燥的狀態下進行。還可采用化學灌漿法(fǎ)及圍幕法(凍結法、矽化法、水泥灌漿(jiāng)法和(hé)瀝(lì)青灌漿法等)進行止水。但擴大基礎的各種施工方(fāng)法都有各自的製約條件,因此在選擇時(shí)應特別注意。
2.樁基礎
樁是深(shēn)人土層的柱類構件,其作用是將(jiāng)作用於樁頂(dǐng)以上的荷載傳遞封王體節酌較深處(chù),以承受較(jiào)大的荷(hé)載。根據不同情況,樁可以有不(bú)同的分類法。現按成樁方法對樁進行分類,並分別(bié)敘述其不同的施(shī)工方法和工藝。
(1)沉人(rén)樁
沉人樁是將預(yù)製樁用錘擊打或振(zhèn)動法沉人地層至設計要求高程。預製樁包括木樁、混凝土樁和鋼樁,一(yī)般(bān)有如下特(tè)點:
①因(yīn)在預製場內製造,故樁身質量易於控製,質量可靠;
②沉人施工(gōng)工序簡單,工(gōng)效高,能保證質量;
③易於水上施工;
④多數(shù)情況下施工噪聲和振動的公害大、汙染環境;
⑤受運輸、起吊設備能(néng)力等條件限製,其單節預製樁的長度不能過長;沉人(rén)長樁時要在現(xiàn)場接樁;樁的接頭施工(gōng)複雜、麻煩,且易出現構造上的弱點;接(jiē)樁(zhuāng)後如果不(bú)能保證全樁長的垂直度,則將降低樁的承(chéng)載能力(lì),甚至在沉人時造成斷樁;
⑥不易穿透較(jiào)厚的堅硬地層,當堅硬地(dì)層下仍存在較弱層,設計要求樁必須穿過時,則需輔以(yǐ)其他施工措(cuò)施,如射水或預鑽孔等;
⑦當沉人地基的樁(zhuāng)超長時,需截除其超長(zhǎng)部分(fèn),不經濟。
沉(chén)人樁施(shī)工方法主要有:錘擊沉(chén)入樁、振動(dòng)沉入樁、靜力壓樁法、輔助沉樁法、沉管灌注(zhù)法以及錘底沉管法等。
(2)灌注樁
灌注樁是在現場(chǎng)采用鑽孔機械(或人工)將地層鑽挖成(chéng)預定孔徑和深度的孔後,將製作成一定形狀的鋼筋骨架放人孔內,然後在(zài)孔內灌人流動性的水下混凝土而形成(chéng)樁基。水下混凝土多采用垂(chuí)直(zhí)導管(guǎn)法灌注。灌注樁的特點是:
①與沉入樁的錘擊法和振(zhèn)動法相比,施工噪聲和振動要小得多(duō);
②能修建比預(yù)製樁的直徑大(dà)、入土深度(dù)大(dà)、承載力大(dà)得多的樁;
③與地基土質無關,在各種地基上均可使用;
④在粉砂中施工時應特別注(zhù)意孔壁坍塌形成(chéng)的流砂,以及孔底沉澱(diàn)等的處理,施工(gōng)質量的(de)好壞,對樁的承載力(lì)影響很大;
⑤因混凝土是在泥水中(zhōng)灌注的,因此混(hún)凝土質(zhì)量較難控製。
灌注(zhù)樁因成孔的機械不同,通常采用①旋轉錐鑽孔法;②潛水鑽機成孔法;③衝擊(jī)鑽機成孔法;④正循環回轉(zhuǎn)法;⑤反循環回轉法;⑥衝(chōng)抓鑽機成孔法;⑦人工挖孔法等。
(3)大直徑樁
一般(bān)認為,直徑2.5m以上的樁可稱為大直徑樁。目前最大樁徑已達(dá)6m。近年來,大直(zhí)徑樁在橋梁基礎中(zhōng)得(dé)到廣泛應用,結構形式也越來越多樣化,除實(shí)心樁外(wài),還發展了空心(xīn)樁;施工方法(fǎ)上不僅有鑽孔灌注法(fǎ),還有預製樁殼(ké)鑽孔埋置法等(děng)。根據樁(zhuāng)的受力特點,大直徑樁多做成變截麵的形式。大直徑樁與普通樁在(zài)施工上的區別主要反映在鑽機選型、鑽孔泥漿及施工工藝等方麵。
3.沉(chén)井基(jī)礎
沉井基礎是一種斷(duàn)麵和剛度均比樁大得(dé)多的筒狀結構,施工時在現場重複交(jiāo)替進行構(gòu)築和開挖井內土方,使之沉落到預定的地基上。在岸灘或淺(qiǎn)水中建造沉井時(shí),可采用“築島法”施工;在深水中建造時,則可采用浮式沉井,即先將沉井浮運至預定位置,再進(jìn)行下沉施工。按材料、形狀和(hé)用途不同,可將沉井分成(chéng)很多(duō)類型,但各(gè)種沉井(jǐng)基礎有如下的共同特點:
(1)沉井基礎的適宜下沉深度一般為10 - 40m;
(2)與其他基礎形式相比,沉井基礎的抗水平(píng)作用能力及(jí)豎直支承(chéng)力均較大:
(3)由於剛度大,其變形較小,故沉井基礎一般適用於對基礎變位要求較高的拱橋、斜拉橋和吊橋等橋型。
沉井基礎施工的難點在於沉井的下沉,主要是要求通(tōng)過(guò)從井孔內(nèi)除土,清除刃腳正麵阻力及沉(chén)井內(nèi)壁摩阻力後,依靠其自(zì)重下沉。沉井下沉的方法可分為排水開挖下沉和不排水開挖下沉,但其基本施工方法應為不(bú)排水開挖下(xià)沉(chén)。隻有(yǒu)在穩定的土層中,而且(qiě)滲水量不大時,才采用排(pái)水(shuǐ)開挖法下沉。另(lìng)外還有壓重、高壓射水、炮震(必要時),降低井內水位減小浮力以增加沉井(jǐng)的有效(xiào)自重,采用泥漿潤滑套(tào)或空氣幕等一些沉井下沉的輔助施工方(fāng)法。
4.管柱基礎
管柱基礎因其施工的方法和工藝相對來說較複雜,所需的機械設備也較多,一般的橋梁極少采用這種形式的基礎,僅當橋址處的水文地質條件十分複雜,應用通常的基礎施工方法不能奏(zòu)效時,方采用(yòng)這種基(jī)礎形(xíng)式。因此,對(duì)於大型(xíng)的深水或海(hǎi)中基礎,特別是深水岩麵不平、流速大的地方采用管柱基礎是比較適宜的。
管柱基礎的施工一般(bān)包括管柱預製、圍籠拚裝、浮運和下沉定位、下沉管(guǎn)柱,在管(guǎn)柱底基岩上鑽孔,在管柱內安放鋼筋籠並灌注水下混凝土等內容。管柱有鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土和鋼管三種。其下沉與前述的沉入樁類似,大多采用振動並輔以射水、吸泥(ní)等(děng)措施。管柱的(de)下沉必須要有導向裝置,淺水時可(kě)用導向架,深水時(shí)則用整體圍籠。