摘要:多數(shù)橋梁墩(臺)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),針對基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法和施工要求,結(jié)合近年來在實(shí)踐中的一些經(jīng)驗(yàn),對橋梁墩臺樁基礎(chǔ)提出幾點(diǎn)建議。
關(guān)鍵詞:橋墩 橋臺 樁基礎(chǔ) 護(hù)筒 挖孔樁
1、盡量壓縮樁基數(shù)目
盡量壓縮樁基數(shù)目,減小承臺,直到樁基與墩柱直接連通,一柱通天,取消承臺。目前國內(nèi)灌注樁基的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)都大大地發(fā)展了,直徑3.5m以上的實(shí)心或空心樁,長100m以上的深樁,都屬常見,那種細(xì)而短的群樁基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)逐步被淘汰。
灌注樁有許多優(yōu)點(diǎn),而其一個(gè)主要的缺點(diǎn)就是施工過程出現(xiàn)塌孔、斷樁等事故的幾率大,處理困難,樁數(shù)越多,事故出現(xiàn)的可能性越多。一般中等跨徑的橋梁,更無必要采用很多樁組成的群樁基礎(chǔ)。原來是3排樁的有條件時(shí)應(yīng)改為2排, 2排的應(yīng)改為單排,寧可加大樁徑和樁長,也要減少樁數(shù),最后作到一個(gè)墩柱一根樁,取消承臺,不但經(jīng)濟(jì),而且施工快速、事故率大大降低。
當(dāng)做成一樁一柱式無承臺的橋墩之后,就形成了一種輕型而又新穎的排架樁式墩,可以利用柔性墩臺橋梁的理論來設(shè)計(jì),以取得更大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
2、樁柱結(jié)合時(shí)利用樁頂護(hù)筒擴(kuò)大樁徑的優(yōu)點(diǎn)
灌注樁施工時(shí)為了防止地表土坍塌,都必須安設(shè)護(hù)筒,其直徑一般須大出樁徑(15--20)cm錯(cuò)誤!未找到引用源。2,以免施工過程受到鉆頭傷害,長度視土質(zhì),一般4--8m,甚至更長。因此,形成的樁身,當(dāng)設(shè)計(jì)直徑為100cm時(shí),頂段4--8m為130--140cm,設(shè)計(jì)直徑為150cm時(shí),頂段直徑達(dá)180--190cm,形成一個(gè)相當(dāng)寬闊的圓形平臺,對上接圓形、矩形或其他形狀的墩柱都十分有利,墩柱的寬度甚至可大于下面的設(shè)計(jì)樁徑。例如,當(dāng)樁徑100cm,護(hù)筒直徑130cm時(shí),上面可接矩形薄壁50錯(cuò)誤!未找到引用源。120cm;而樁徑150cm,護(hù)筒直徑180cm時(shí),上面可接矩形薄壁70錯(cuò)誤!未找到引用源。165.8cm,這對選擇和布置墩柱的型式皆十分有利,對橋臺的輕型化也十分有利。
3、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
指擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)底面積的方法。適用于基礎(chǔ)承載力不足、或埋置太淺,而墩臺又是圬工或混凝土剛性實(shí)體式基礎(chǔ)時(shí)的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定。當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度滿足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過大時(shí),采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的加固,主要由地基變形計(jì)算來加以選定。在剛性實(shí)體式基礎(chǔ)周圍加石砌圬工或混凝土,以擴(kuò)大基礎(chǔ)的承載面積。順序如下:(1)常在必須加寬的范圍內(nèi)先打板樁圍堰,如墩臺基底地基土不好時(shí),應(yīng)作必要的加固;(2)挖去堰內(nèi)土體,只挖至必要的深度;(3)在堰內(nèi)把水抽干后,鋪砌石塊(漿砌),或作混凝土基礎(chǔ);(4)新舊基礎(chǔ)要注意牢固結(jié)合,施工時(shí),可加設(shè)連系鋼筋或插以鋼銷,以使加固擴(kuò)大基礎(chǔ)和舊基礎(chǔ)牢固地結(jié)合成一整體。
4、增補(bǔ)樁基加固法
在樁式基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁或打人鋼筋混凝土預(yù)制樁并擴(kuò)大原承臺,以此提高基礎(chǔ)承載力、增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性。這種加固法稱為增補(bǔ)樁基加固法。新加鉆孔樁真增補(bǔ)樁基加固墩付基礎(chǔ)增補(bǔ)打人樁;增加鉆孔灌注樁增補(bǔ)樁基法加固墩臺基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是不需要抽水筑壩等水下施工作業(yè),且加固效果顯著。加固原有蓋梁時(shí),可在蓋梁頂部增設(shè)鋼筋。當(dāng)橋臺垂直承載力不足時(shí),一般可在臺前增加一排樁并澆筑蓋梁,以分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的壓力。打樁時(shí)可利用原有橋面作腳手架,在橋臺上開洞插樁。增澆的蓋梁可單獨(dú)受力,也可聯(lián)結(jié)在一起,使舊蓋梁、舊樁及新樁一起受力。
5、條件允許時(shí)盡量推廣挖孔樁
我國自上世紀(jì)六十年代鉆孔灌注樁創(chuàng)始以來,技術(shù)不斷改進(jìn),樁的規(guī)模也越來越大,使用范圍也越來越廣,到現(xiàn)在幾乎達(dá)到無橋不用灌注樁的程度。由于灌注樁須使用鉆孔機(jī)械和泥漿等設(shè)備和物資,鉆孔和灌注過程極易發(fā)生事故,因此國內(nèi)一些工地在地質(zhì)條件甚好的橋位又開發(fā)了挖孔樁的工藝,用人工在井內(nèi)挖孔,挖出土方盛入吊桶內(nèi)用簡易吊裝設(shè)備如卷揚(yáng)機(jī)或拉鏈葫蘆吊出。由于樁身體積十分有限,一根直徑1m、深20m的樁,土方體積不過15.7m3,即使一個(gè)工人在井下挖土,兩天就可挖完,因而施工十分簡易快速,而且不須鉆孔機(jī)械等特殊設(shè)備,造價(jià)更較低廉。挖孔樁還有如下優(yōu)點(diǎn):
。1)井壁和井底情況清楚可見,有利于驗(yàn)證原設(shè)計(jì)條件和地質(zhì)情況;
。2)和鉆孔樁相比,無泥漿護(hù)壁,基底亦無泥漿沉積,更利于保證樁身支承力;
。3)不存在斷樁、塌孔以及掉鉆頭諸問題;
。4)基底可適當(dāng)向外擴(kuò)大,以提高樁基支承力。
6、多孔長橋避免柱多如林之弊
建國初期,我國開始修建大量公路橋梁,那時(shí)首要的考慮因素是造價(jià)經(jīng)濟(jì)和施工快速,美觀尚不能提到議事日程上,但已經(jīng)有不少專家提出了必需注意防止“長橋短孔、墩密如篦”問題。直到上世紀(jì)八十年代,樁柱式墩流行起來之后,還出現(xiàn)了不但“長橋短孔、墩密如篦”,還由于一個(gè)橋墩變?yōu)閹赘,同時(shí)出現(xiàn)了“柱密如林”的橋梁設(shè)計(jì),不能不說是十分遺憾的事。實(shí)例之一是遼寧省原沈大高速公路莫立交橋。該橋?yàn)榭缭借F路計(jì)劃中的編組站跨線橋,要求軌頂以上凈高8.4m,致使立交設(shè)計(jì)線距地面高達(dá)14m左右?缇工程總長1372.37m,其中兩端路堤長838.88m,橋頭路堤高達(dá)9.5m。其余為橋,長533. 49m,共分為35孔,平均每孔只有15.2m。其中,跨鐵路3孔跨徑23.4m+33m+23.4m,跨地方道路2孔23.4 m,為預(yù)應(yīng)力簡支梁,其余30孔均采用空心板梁,最大跨徑13.5m,最小跨徑只有
8.32m。全橋?qū)?6m,分為東西兩半幅。橋墩除兩座跨線孔由于斜交且位于1000m半徑彎道上,采用單柱墩外,其余皆采用三柱式,一排6根樁。這種“長橋短孔”已經(jīng)形成“墩密如篦”了,再加寬橋、高墩、多柱,更加形成了墩柱密如森林之弊,建成之后,過往見者無不提意見,群眾形容為“燈光都透不過去”,這是一個(gè)十分值得記取的教訓(xùn)。改進(jìn)的方法是不難的,墩高9.5--14m,每半幅采用一個(gè)Y形墩,即可將原來180根墩柱減到60根,減去2/3。如再將跨徑增大到常見的20m左右, 20孔即可,墩柱只需40根,為原來地2/9,即大可改觀了,今后各地修建長大橋梁,需要注意這個(gè)全橋布局的景觀問題。
7、橋梁墩臺基礎(chǔ)施工中的注意事項(xiàng)
7.1控制溫度
。1)采用改善骨料級配,用于硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱。
(2)規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝士表面發(fā)生急劇的溫度。施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主,其他裂縫為輔。
7.2施工工藝的改善
。1)墩臺身混凝土與基礎(chǔ)同期澆注情況下,基礎(chǔ)彈性模量與墩臺身彈性模量相同。即采用相同強(qiáng)度等級的混凝土?xí)r比較相似,其收縮接近同步,無論環(huán)境溫度等如何變化,墩臺身均不出現(xiàn)拉應(yīng)力。所以,在施工步驟上應(yīng)予重視,盡可能減少基礎(chǔ)與墩臺施工的時(shí)間間隔。
(2)加強(qiáng)橋梁墩臺身的基礎(chǔ)以上一定范圍內(nèi)的箍筋布置,減小箍筋在沿墩臺身高度方向的間距,盡量采用環(huán)形閉口箍筋并與墩臺身主筋焊接成網(wǎng),防止混凝土開裂,減小裂縫寬度。降低材料的入模溫度,控制墩臺身混凝土的澆注和凝結(jié)溫度,加強(qiáng)脫模前的養(yǎng)護(hù)。控制混凝土配比中的水泥用量,如果水灰比較大,養(yǎng)護(hù)的濕度不足,混凝土的收縮就大。
參考文獻(xiàn):
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[2]王伯惠,上官興.中國鉆孔灌注樁新發(fā)展[M].北京:人民交通出版社,1998.11
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