橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)

趙明亮，王爭(zhēng)瑞

新鄭市公路工程處，河南新鄭 451100

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(wèn)題多，施工條件也困難。

1 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(tái)淺基礎(chǔ)的基本型式。它的主要特點(diǎn)是基礎(chǔ)外伸長(zhǎng)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(huì)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(jiǎn)單，可就地取材，穩(wěn)定性好，也能承受較大的荷載。

2 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)由若干根樁與承臺(tái)兩部分組成。每根樁的全部或部分沉入地基中，樁在平面排列上可成為一排或幾排，所有樁的頂部由承臺(tái)聯(lián)成一個(gè)整體，在承臺(tái)上再修筑墩臺(tái)，如下圖所示。

樁基礎(chǔ)的作用是將墩臺(tái)傳來(lái)的外力由其經(jīng)過(guò)上部軟土層傳到較深的地層中去。承臺(tái)將外力傳遞給各樁起到箍住樁頂使各樁共同工作的作用。各樁所承受的荷載由樁身與周圍土之間的摩阻力及樁底地層的抵抗力來(lái)支承。因此樁基礎(chǔ)一般具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降小、沉降均勻等特點(diǎn)。在深水河道中，樁基礎(chǔ)可以減少水下工程，簡(jiǎn)化施工工藝，加快施工進(jìn)度等優(yōu)點(diǎn)。

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(hào)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(jiǎn)單，操作方便；

2）打入樁：是將預(yù)制好的鋼筋混凝土樁，通過(guò)打樁機(jī)打入地基內(nèi)。預(yù)制樁一般邊長(zhǎng)為30cm～40cm的方樁，樁身混凝土標(biāo)號(hào)不低于C25。樁內(nèi)縱鋼筋要求通長(zhǎng)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)；

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(wú)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(guó)武漢長(zhǎng)江橋首次采用直徑1.55m的管柱基礎(chǔ)。管柱通過(guò)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(guó)南京長(zhǎng)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(guó)南昌贛江大橋采用的管柱直徑達(dá)5.8m。

3 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(wú)底、上部無(wú)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(guò)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(tái)的整體式深基礎(chǔ)，參見(jiàn)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。

4 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(lái)修筑的橋梁墩臺(tái)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。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(guò)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(guò)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(guò)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。

我國(guó)在深水急流中修建了不少橋梁，已積累豐富的深水基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。如在采用大型管柱基礎(chǔ)來(lái)取代氣壓沉箱的施工方法，管柱直徑從1.5m發(fā)展到5.8m，水下深度達(dá)64m。在沉井施工方面，成功地開發(fā)了先進(jìn)的觸變泥漿套下沉技術(shù)，大幅度地減少了圬工數(shù)量，并使下沉速度加快3～11倍。剛竣工的江陰長(zhǎng)江大橋，其支承懸索的北岸錨錠的沉井的平面尺寸達(dá)69m×51m，埋深58m，是世界上平面尺寸最大的沉井基礎(chǔ)。大型深水基礎(chǔ)還成功地采用雙壁鋼圍堰內(nèi)抽水封底并加管柱鉆孔的型式，圍堰直徑達(dá)30m～40m。還廣泛地采用和推廣了大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，直徑1.5m～3.0m，并對(duì)更大直徑的空心樁研究取得初步成果。如北鎮(zhèn)黃河公路橋采用鉆孔深度已達(dá)到104m。最近在大型基礎(chǔ)上已開始采用地下連續(xù)墻的施工方法，并獲得成功。

5 結(jié)論

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(lái)發(fā)展的需要，全面貫徹安全、經(jīng)濟(jì)、適用和美觀的方針。

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