淺論橋梁樁基施工常用的地基處理方法

徐昆

【摘要】在我國(guó)堅(jiān)定不移地實(shí)行改革開(kāi)放政策的幾十年中，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各項(xiàng)事業(yè)都取得了舉世矚目的快速發(fā)展成就，同時(shí)我國(guó)各行業(yè)的科學(xué)技術(shù)水平也獲得了空前的提高。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的日益加大，各地域及各行業(yè)間的物業(yè)、信息和人員交流與溝通也形成了前所未有的而且常態(tài)化的密集狀態(tài)，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展必備基礎(chǔ)的交通事業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著舉足輕重的地位。而在交通事業(yè)發(fā)展中作為其重要組成部分的橋梁建設(shè)也必然越來(lái)越受到全社會(huì)的廣泛關(guān)注。

由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且所建各類橋梁的橋體上部構(gòu)架所承受的荷載很重，所以后期穩(wěn)固性強(qiáng)、負(fù)載強(qiáng)度大的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)建造工藝就已成為大部分橋梁項(xiàng)目建設(shè)優(yōu)先選擇的基礎(chǔ)施工技術(shù)。橋體立樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是否科學(xué)合理，對(duì)工程建設(shè)成本 、穩(wěn)固性、安全性、施工進(jìn)度及橋梁性能有密切關(guān)聯(lián)。因此在橋梁項(xiàng)目建設(shè)中完成好橋體地基的結(jié)構(gòu)施工是其整體工程建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，筆者在此就橋梁樁基建造過(guò)程中的地基構(gòu)建工藝做全面、詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】橋梁；樁基施工；地基；處理工藝

我國(guó)是一個(gè)地域廣闊而且地質(zhì)地貌、自然條件又十分復(fù)雜的國(guó)家，而且某些局部地區(qū)的自然條件甚至十分惡劣。由此給我國(guó)的交通橋梁建設(shè)帶來(lái)很大的難度，況且某些地域的特殊地質(zhì)構(gòu)造對(duì)我國(guó)橋梁建設(shè)的技術(shù)水平又是一個(gè)十分艱巨的挑戰(zhàn)。在這種背景下，我國(guó)的廣大橋梁工程科技人員經(jīng)過(guò)多年深入研究，刻苦攻關(guān)，在實(shí)踐中逐漸摸索并形成了一系列滿足各種自然條件需求的橋梁建設(shè)工藝，其中樁基施工的地基處理工藝就是一項(xiàng)應(yīng)用非常普遍的重要橋梁建設(shè)施工技術(shù)，而且針對(duì)這一工程需求研發(fā)出了多種地基處理方法。

1、橋梁構(gòu)架應(yīng)力分布及地基類型

橋梁基礎(chǔ)系構(gòu)建于橋體構(gòu)架與地基結(jié)構(gòu)之間的過(guò)渡性結(jié)構(gòu)體，也可以說(shuō)是用來(lái)應(yīng)力傳遞與應(yīng)力再分布的結(jié)構(gòu)實(shí)體?；A(chǔ)將橋體縱向傳遞而來(lái)的壓力在傳導(dǎo)給地基。由水平面觀察，縱向構(gòu)架系統(tǒng)把壓力聚集式地傳遞至并作用于某一點(diǎn)，也可能是排布成線性狀態(tài)，然而最終擔(dān)負(fù)承載作用的還是地基，其賦予的是一系列分布性的載荷功能[1]。

①當(dāng)?shù)鼗妮d荷功能充分時(shí)，那么此時(shí)橋梁基礎(chǔ)的布局模式適宜和縱向構(gòu)架的布局模式保持一致。然而某些時(shí)候受土質(zhì)及載重的條件限制，必須選取基于整體面積鋪設(shè)的閥型基礎(chǔ)，閥式基礎(chǔ)具有增加地基銜接面的特點(diǎn)。然而和單獨(dú)基礎(chǔ)作比較，其施工成本大，所以，僅在相當(dāng)需要情況下方采用此種模式。不管是何種地基模式，其設(shè)置基礎(chǔ)的最終目的均是將聚焦性的作用力再重新最大面積地分布于地基結(jié)構(gòu)上，讓重力負(fù)載永遠(yuǎn)處于地基所能承受的荷載范圍之內(nèi)。故荷載應(yīng)力分布范圍的面積始終與地基承受的重力荷載成倒掛型關(guān)系[2]。

②倘若建筑地基承受重力荷載能力很差，即可以認(rèn)定其屬于軟土型地基狀況，此時(shí)務(wù)必選取恰當(dāng)手段對(duì)此軟土型地基的結(jié)構(gòu)實(shí)施徹底的改善過(guò)程。其軟土型地基的組成成分很可能是沉積淤泥、水浸泡淤泥質(zhì)土、水流沖刷攜帶土、混雜充填土或其它有很強(qiáng)壓縮性的土質(zhì)等類型。有此類土質(zhì)構(gòu)成的橋梁地基很不穩(wěn)固，極易出現(xiàn)滑坡、沉陷、塌方等事故情況。

③如果在構(gòu)建地基的小區(qū)域范圍內(nèi)存在著具有高壓縮性能的土層結(jié)構(gòu)時(shí)，需要依照小部分軟土地基類型去處理。在對(duì)地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察作業(yè)時(shí)需要全面查清軟層土質(zhì)均一性、土層成分、分布區(qū)域及其它性能，參照所選取的地基整治工藝采集相關(guān)數(shù)據(jù)。若是沖填土結(jié)構(gòu)還需查清其排水固結(jié)指標(biāo)。若屬于雜填土類型還需查證堆置時(shí)間，掌握其在自身重力作用下所呈現(xiàn)出來(lái)的穩(wěn)定性、沉陷性等相關(guān)情況[3]。

2、橋梁樁基施工過(guò)程中應(yīng)注意的工藝問(wèn)題

①樁基構(gòu)建過(guò)程中，其護(hù)墻水泥凝固性指標(biāo)須和樁基水泥的凝固型指標(biāo)相同，而且護(hù)墻要超出32cm，再有還需對(duì)護(hù)墻實(shí)施詳細(xì)查驗(yàn)是否存在滲漏情況。

②橋體樁基水泥摻和比例。須在作業(yè)之前確定供料地點(diǎn)，而且對(duì)工程物料實(shí)施全面查驗(yàn)，確認(rèn)合格后再確定人力孔樁挖掘作業(yè)及鉆孔樁挖掘作業(yè)的匹配比例。通常條件下，鉆孔樁內(nèi)水泥坍落性能數(shù)據(jù)均比人力作業(yè)的水泥坍落性能數(shù)據(jù)高一定幅度[4]。

③在澆筑水泥之前，需要詳細(xì)對(duì)孔底部實(shí)施查驗(yàn)，待確認(rèn)孔底不存在積水及雜物情況下方可施工。通常條件下，其所存雜物容易排除，而其積水卻較難除掉，需要采用適當(dāng)?shù)暮＞d料吸附或水下澆筑等施工方法進(jìn)行除水操作，起始盤(pán)水泥澆筑量要盡量加大，精確把握灌注尺寸，振搗過(guò)程要徹底。

④在進(jìn)行鉆孔樁底部水下澆筑作業(yè)時(shí)，要詳細(xì)對(duì)每盤(pán)水泥用料體積及導(dǎo)管拔出高度實(shí)施精確核算，以避免因?qū)Ч馨纬鰰r(shí)水泥不實(shí)而出線斷樁情況[5]。

3、常用的橋梁樁基施工地基處理工藝及方法

常用的樁基施工地基處理作業(yè)有包括換土填筑墊層工藝、強(qiáng)力夯實(shí)工藝、砂石充裝工藝在內(nèi)的近十種工藝，下面分別詳細(xì)介紹。

①換土填筑鋪墊層處理工藝。此工藝滿足于地表軟土地基和不均質(zhì)地基的整合處理作業(yè)需要，它的基本功能是增強(qiáng)地基負(fù)荷能力，降低下沉幅度，加快軟質(zhì)土層的除水固化過(guò)程，扼制因溫度變化引起的凍脹現(xiàn)象及膨脹土的伸縮過(guò)程發(fā)生。

②強(qiáng)力夯實(shí)工藝。此工藝滿足碎石類土層、砂質(zhì)土層、不飽和細(xì)質(zhì)土與粘質(zhì)土混合土層、沉陷狀黃土等若干類土層地基的硬化處理要求。強(qiáng)力夯實(shí)置換工藝符合高飽和狀態(tài)的細(xì)狀土、流態(tài)化的粘質(zhì)土層等地面上對(duì)基礎(chǔ)形變幅度要求不精的工程建設(shè)的地基要求[6]。

③砂石樁地基處理工藝。此工藝滿足于壓實(shí)化疏松砂土、細(xì)質(zhì)土、粘質(zhì)土、純質(zhì)土、混雜土等地基的處理過(guò)程。增強(qiáng)地基的承受荷載能力，并減小其壓縮性能，同時(shí)可用來(lái)整治液態(tài)型地基。就飽和型粘土質(zhì)地基上部、控制形變要求不高的橋梁項(xiàng)目建設(shè)而言，亦適合應(yīng)用砂石型立樁置換工藝進(jìn)行處理，將砂石型立樁和軟質(zhì)粘土一起組建成復(fù)合型地基模式，從而增加地基強(qiáng)度。

④脈沖振動(dòng)工藝包括充裝填料和補(bǔ)充裝填料兩個(gè)類型。充裝填料的一般叫做振搗沖擊碎石樁工藝，振搗沖擊施工工藝符合整治砂性土質(zhì)、細(xì)碎土質(zhì)、細(xì)碎粘土等樹(shù)種地基的構(gòu)建技術(shù)需求，就那些不用外排水并且抗剪性能不低于22千帕的粘質(zhì)土及飽和型黃土地基而言，需要在地基開(kāi)工作業(yè)前依托就地檢驗(yàn)評(píng)估其應(yīng)用條件。

⑤水泥與土混合攪拌工藝。此工藝包括槳體深度攪拌工藝及粉液噴灑攪拌工藝，它們也分別被稱作濕式工藝和干式工藝。此地基施工工藝可用于整治已經(jīng)固結(jié)好的淤泥和淤泥土層、粘質(zhì)土層、粉化土層、飽和型黃土層等若干種不同類型的土質(zhì)地基構(gòu)建。不適合于整治泥炭型土質(zhì)、塑性化指標(biāo)高于26的粘性土、下層水帶有腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)濃度高的地基結(jié)構(gòu)[7]。

⑥高壓噴射注漿工藝。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當(dāng)?shù)鼗泻休^多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機(jī)質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定其適用性。對(duì)地下水流速度過(guò)大、噴射漿液無(wú)法在注漿套管周?chē)痰惹闆r不宜采用。高壓旋噴樁的處理深度較大，目前最大處理深度已超過(guò)35m。

⑦預(yù)壓工藝。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性土地基。按預(yù)壓方法分為堆載預(yù)壓法及真空預(yù)壓法。堆載預(yù)壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預(yù)壓和天然地基堆載預(yù)壓。當(dāng)軟土層厚度小于4.2m時(shí)，可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理，當(dāng)軟土層厚度超過(guò)4.2m時(shí)，應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓法處理。

⑧夯實(shí)水泥土樁工藝。適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價(jià)低、施工文明、造價(jià)容易控制，目前在北京、河北等地的舊城區(qū)危改小區(qū)工程中得到不少成功的應(yīng)用。

⑨水泥粉煤灰碎石樁工藝。適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性?；A(chǔ)和樁頂之間需設(shè)置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。

4、結(jié)語(yǔ)

在選擇地基處理工藝方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、橋梁對(duì)地基要求、建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、周?chē)h(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、施工條件等因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析后擇優(yōu)采用。

參考文獻(xiàn)

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