橋梁的基礎(chǔ)承擔(dān)著橋墩、橋跨結(jié)構(gòu)(橋身)的全部重量以及橋上的可變荷載。橋梁基礎(chǔ)往往修建于江河的流水之中,遭受水流的沖刷。所以橋梁基礎(chǔ)一般比房屋基礎(chǔ)的規(guī)模大,需要考慮的問題多,施工條件也困難。

一、剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)

剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)是橋梁實(shí)體式墩臺淺基礎(chǔ)的基本型式。它的主要特點(diǎn)是基礎(chǔ)外伸長度與基礎(chǔ)高度的比值必須限制在材料剛性角的正切tanα的范圍內(nèi)。

若滿足此條件,則認(rèn)為基礎(chǔ)的剛性很大,基礎(chǔ)材料只承受壓力,不會發(fā)生彎曲和剪切破壞。剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)即由此而得名。此基礎(chǔ)施工簡單,可就地取材,穩(wěn)定性好,也能承受較大的荷載。

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二、樁基礎(chǔ)

橋梁的樁基礎(chǔ)是橋梁基礎(chǔ)中常用的型式。當(dāng)?shù)鼗厦嫱翆虞^軟且較厚時(shí),如采用剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性往往不能滿足要求。這時(shí)采用樁基礎(chǔ)是比較好的方案。水流稍深的江河道上的橋梁也多用樁基礎(chǔ)。

樁基礎(chǔ)有鋼筋混凝土預(yù)制樁和鋼筋混凝土現(xiàn)澆灌注樁兩種,因?yàn)殇摻罨炷翗兜某休d能力大,耐久性好。

具體根據(jù)施工技術(shù)上有:

1)鉆孔灌注樁:鉆孔樁的直徑一般為0.8m~1.0m。樁身混凝土標(biāo)號不低于C15,水下部分不低于C20。樁內(nèi)的鋼筋籠的主筋直徑不小于14mm,并不少于8根。即使按照內(nèi)力計(jì)算不需要配筋時(shí),也應(yīng)在樁頂3m~5m內(nèi)設(shè)置構(gòu)造鋼筋。這種樁的特點(diǎn)是承載力大,施工設(shè)備簡單,操作方便;

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2)打入樁:是將預(yù)制好的鋼筋混凝土樁,通過打樁機(jī)打入地基內(nèi)。預(yù)制樁一般邊長為30cm~40cm的方樁,樁身混凝土標(biāo)號不低于C25。樁內(nèi)縱鋼筋要求通長布置,且要加密柱兩端的箍筋或螺旋筋的間距。這種樁適宜于各種土層條件,且不受地下水位的影響,樁可以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn);

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3)管柱基礎(chǔ):直徑較大的空心圓形樁稱為管柱,用管柱修建的樁基礎(chǔ),又稱管柱基礎(chǔ)。管柱基礎(chǔ)一般適用于深水、無覆蓋層、厚覆蓋層、巖面起伏等橋址條件。管柱可以穿越各種土質(zhì)覆蓋層或溶洞,支承于較密實(shí)的土上或新鮮巖面上。一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土管柱或鋼管柱。

1957年建成的中國武漢長江橋首次采用直徑1.55m的管柱基礎(chǔ)。管柱通過覆蓋層下沉到基本巖層,再在管柱內(nèi)用大型鉆機(jī)鉆巖達(dá)到必要的深度,然后放置鋼筋骨架,灌注水下混凝土,使管柱在巖壁中錨固。60年代初,中國南京長江橋采用了直徑3.6m的預(yù)應(yīng)力混凝土大型管柱基礎(chǔ)。

管柱基礎(chǔ)能達(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下作業(yè),有利于工人健康,而且不受洪水季節(jié)影響,可常年施工。因此管柱基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛。管柱直徑也不斷增大,如中國南昌贛江大橋采用的管柱直徑達(dá)5.8m。

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三、沉井基礎(chǔ)

它是以沉井作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),將上部荷載傳至地基的一種深基礎(chǔ)。沉井是一種四周有壁、下部無底、上部無蓋、側(cè)壁下部有刃腳的筒形結(jié)構(gòu)物。通常用鋼筋混凝土制成。它通過從井孔內(nèi)挖土,借助自身重量克服井壁摩阻力下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高,再經(jīng)混凝土封底并填塞井孔,便可成為橋梁墩臺的整體式深基礎(chǔ),參見下圖。

沉井基礎(chǔ)的特點(diǎn)是埋深大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好,能承受較大的豎向作用和水平作用,沉井井壁既是基礎(chǔ)的一部分,又是施工時(shí)的檔土和擋水結(jié)構(gòu)物,施工工藝也不復(fù)雜。因此這種結(jié)構(gòu)型式在橋梁基礎(chǔ)中得到廣泛使用,隨著施工技術(shù)的提高,還將得到應(yīng)用與發(fā)展。

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四、沉箱基礎(chǔ)

沉箱基礎(chǔ)又稱之氣壓沉箱基礎(chǔ),它是以氣壓沉箱來修筑的橋梁墩臺或其它構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。

沉箱形似有頂蓋的沉井。在水下修筑大橋時(shí),若用沉井基礎(chǔ)施工有困難,則改用氣壓沉箱施工,并用沉箱作基礎(chǔ)。它是一種較好的施工方法和基礎(chǔ)型式。

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它的工作原理是:當(dāng)沉箱在水下就位后,將壓縮空氣壓入沉箱室內(nèi)部,排出其中的水,這樣施工人員就能在箱內(nèi)進(jìn)行挖土施工,并通過升降筒和氣閘,把棄土外運(yùn),從而使沉箱在自重和頂面壓重作用下逐步下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高,最后用混凝土填實(shí)工作室,即成為沉箱基礎(chǔ)。

由于施工過程中都通入壓縮空氣,使其氣壓保持或接近刃腳處的靜水壓力,故稱為氣壓沉箱。沉箱和沉井一樣,可以就地建造下沉,也可以在岸邊建造,然后浮運(yùn)至橋基位置穿過深水定位。當(dāng)下沉處是很深的軟弱層或者受沖刷的河底,應(yīng)采用浮運(yùn)式。

橋梁工程是一項(xiàng)復(fù)雜的建設(shè)工程,根據(jù)其使用任務(wù)、性質(zhì)和將來發(fā)展的需要,全面貫徹安全、經(jīng)濟(jì)、適用和美觀的方針。