2B313012掌握橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)
一、橋梁基礎(chǔ)分類
橋梁基礎(chǔ)分為：剛性基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、管柱、沉井、地下連續(xù)墻等，其中樁基礎(chǔ)又包括沉入樁、灌注樁。
二、適用條件
1．剛性基礎(chǔ)：適用于各類土層，根據(jù)土質(zhì)情況分別采用鐵鎬、十字鎬、爆破等設(shè)備和方法開挖。
2．樁基礎(chǔ)：按施工方法可分為沉樁、鉆孔樁、挖孔樁。其中沉樁又分為錘擊沉樁法、振動(dòng)沉樁法、射水沉樁法、靜力壓樁法。
(1)沉樁：錘擊沉樁法一般適用于松散、中密砂土、黏性土。樁錘有墜錘、單動(dòng)汽錘、雙動(dòng)汽錘、柴油機(jī)錘、液壓錘等?？筛鶕?jù)土質(zhì)情況選用適用的樁錘；振動(dòng)沉樁法一般適用于砂土，硬塑及軟塑的黏性土和中密及較松的碎石土；射水沉樁法適用在密實(shí)砂土，碎石上的土層中。用錘擊法或振動(dòng)法沉樁有困難時(shí)，可用射水法配合進(jìn)行；靜力壓樁法在標(biāo)準(zhǔn)貫入度N<20的軟黏土中，可用特制的液壓機(jī)或機(jī)力千斤頂或卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)備沉入各種類型的樁；鉆孔埋置樁為鉆孔后．將預(yù)制的鋼筋混凝土圓形有底空心樁埋人，并在樁周壓注水泥砂漿固結(jié)而成，適用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直徑圓樁。
(2)鉆孔灌注樁適用于黏性土、砂土、礫卵石、碎石、巖石等各類土層；挖孔灌注樁適用于上地下水或少量地下水。且較密實(shí)的土層或風(fēng)化巖層，如空氣污染物超標(biāo)，必須采取通風(fēng)措施。
(3)管柱、沉井適用于各種土質(zhì)的基底，尤其在深水、巖面不平、無(wú)覆蓋層或覆蓋層很厚的自然條件下，不宜修建其他類型基礎(chǔ)時(shí)，均可采用。
(4)地下連續(xù)墻適用于作地下?lián)跬翂?、擋水圍堰、承受豎向和側(cè)向荷載的橋梁基礎(chǔ)、平面尺寸大或形狀復(fù)雜的地下構(gòu)造物基礎(chǔ)，可用于除巖溶和地下承壓水很高處的其他各類上層中施工。
三、明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工
明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施寸：的內(nèi)容包括：基礎(chǔ)的定位放樣、墓坑開挖、基坑排水、基底處理以及砌筑(澆筑)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物等。
(一)準(zhǔn)備工作
在開挖基坑前，應(yīng)做好復(fù)核基坑中心線、方向和高程，并應(yīng)按地質(zhì)水文資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，決定開挖坡度、支護(hù)方案以及地面的防水、排水措施。
放樣工作足根據(jù)橋梁中心線與墩臺(tái)的縱橫軸線，推算出基礎(chǔ)邊線的定位點(diǎn)，再放線畫出基坑的開挖范圍?；拥撞康某叽巛^設(shè)計(jì)平面尺寸每邊各增加0．5～1．0m，以便于支撐、排水與立模板(坑壁垂直的無(wú)水基坑坑底，可不必加寬，直接利用坑壁作基礎(chǔ)模板亦可)。
(二)基坑開挖
1．坑壁不加支撐的基坑
對(duì)于在干涸河灘、河溝中，或經(jīng)改河或筑堤能排除地表水的河溝中，在地下水位低于基底，或滲透量少，不影響坑壁穩(wěn)定，以及基礎(chǔ)埋置不深，施工期較短，挖基坑時(shí)，不影響鄰近建筑物安全的場(chǎng)所，可選用坑壁不加支撐的基坑。
黏性土在半干硬或硬塑狀態(tài)，基坑頂無(wú)活荷載，稍松土質(zhì)，基坑深度不超過(guò)0．5m，中等密實(shí)(鍬挖)土質(zhì)基坑深度不超過(guò)1．25m，密實(shí)(鎬挖)土質(zhì)基坑深度不超過(guò)2．0m時(shí)，均可采用垂直坑壁基坑?；由疃仍?m以內(nèi)，土的濕度正常時(shí)，采用斜坡坑壁開挖或按坡度比值挖成階梯形坑壁，每梯高度為0．5～1.0m為宜，可作為人工運(yùn)土出坑的臺(tái)階?；由疃却笥?m時(shí)，坑壁坡度適當(dāng)放緩，或加做平臺(tái)。土的濕度影響坑壁的穩(wěn)定性時(shí)，心采用該濕度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。當(dāng)基坑的上層土質(zhì)適合敞口斜坡坑壁條件，下層土質(zhì)為密實(shí)黏性土或巖石，可用垂直坑壁開挖，在坑壁坡度變換處，應(yīng)保留有至少0．5m的平臺(tái)。
2．坑壁有支撐的基坑
當(dāng)基坑壁坡不易穩(wěn)定并有地下水，或放坡開挖場(chǎng)地受到限制，或基坑較深工程數(shù)量較大，不符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求時(shí)，可根據(jù)具體情況，采取加固坑壁措施撐、鋼木結(jié)合支撐、混凝土護(hù)壁及錨桿支護(hù)等。
混凝土護(hù)壁一般采用噴射混凝土。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般噴護(hù)厚度為5～8cm，一次噴護(hù)約需1～2h。一次噴護(hù)如達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度。應(yīng)等第一次噴層終凝后再補(bǔ)噴，直至達(dá)到要求厚度為止。噴護(hù)的基坑深度應(yīng)按地質(zhì)條件決定，一般不宜超過(guò)l0m。
(三)基坑排水
橋梁基礎(chǔ)施了中常用的基坑排水方法有：
1．集水坑排水法。除嚴(yán)重流沙外，一般情況下均可適用。
2．井點(diǎn)排水法。當(dāng)土質(zhì)較差有嚴(yán)重流沙現(xiàn)象，地下水位較高，挖基較深，坑壁不易穩(wěn)定，用普通排水方法難以解決時(shí)，可采用井點(diǎn)排水法。
3．其他排水法。對(duì)于土質(zhì)滲透性較大、挖掘較深的基坑，可采用板樁法或沉井法，此外，視上程特點(diǎn)、工期及現(xiàn)場(chǎng)條件等，還可采用帳幕法，即將基坑周圍土層用硅化法、水泥灌漿法及凍結(jié)法等處理成封閉的不透水的帳幕。
(四)基坑施工過(guò)程中注意要點(diǎn)
1．在基坑頂緣四周適當(dāng)距離處設(shè)置截水溝．并防止水溝滲水，以避免地表水沖刷坑壁，影響坑壁穩(wěn)定性；
2，坑壁邊緣應(yīng)留有護(hù)道，靜荷載距坑邊緣不小于0．5m，動(dòng)荷載距坑邊緣不小于1.0m，垂直坑壁邊緣的護(hù)道還應(yīng)適當(dāng)增寬，水文地質(zhì)條件欠佳時(shí)應(yīng)有加固措施；
3．應(yīng)經(jīng)常注意觀察坑邊緣頂面土有無(wú)裂縫，坑壁有無(wú)松散塌落現(xiàn)象發(fā)生；
4．基坑施工不可延續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，自開挖至基礎(chǔ)完成，應(yīng)抓緊時(shí)間連續(xù)施工；
5．如用機(jī)械開挖基坑。挖至坑底時(shí)，應(yīng)保留不小于30cm厚度的底層，在基礎(chǔ)澆筑圬工前用人工挖至基底標(biāo)高；
6．基坑應(yīng)盡量在少雨季節(jié)施工；
7．基坑肩：用原土及時(shí)回填，對(duì)橋臺(tái)及有河床鋪砌的橋墩基坑，應(yīng)分層夯實(shí)。
四、樁基礎(chǔ)施工
(一)沉入樁施工
沉入樁所用的基樁主要為預(yù)制的鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁。斷面形式常用的有實(shí)心方樁和空心管樁兩種。管樁(包括普通的和預(yù)應(yīng)力的)一般由工廠以離心成型法制成。沉人樁的施工方法主要有：錘擊沉樁、振動(dòng)沉樁、射水沉樁以及靜力壓樁等。這里介紹錘擊沉樁的施工方法。
1．概述
錘擊沉樁一般適用于中密砂類土、黏性土。由于錘擊沉樁依靠樁錘的沖擊能量將樁打入士中，因此一般樁徑不能太大(不大于0．6m)，入土深度在40m左右，否則對(duì)沉樁設(shè)備要求較高。沉樁設(shè)備是樁基施寸：質(zhì)量與成敗的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、工程量、樁的種類、規(guī)格、尺寸、施工期限、現(xiàn)場(chǎng)水電供應(yīng)等條件選擇
2．施工要點(diǎn)
(1)沉樁前應(yīng)對(duì)樁架、樁錘、動(dòng)力機(jī)械等主要設(shè)備部件進(jìn)行檢查；開錘前應(yīng)再次檢查樁錘、樁帽以及送樁與樁的中軸線是否一致；錘擊沉樁開始時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制各種樁錘的動(dòng)能：用墜錘和單動(dòng)氣錘時(shí)，提錘高度不宜超過(guò)0．50m；用雙動(dòng)氣錘時(shí)，可少開氣閥降低氣壓和進(jìn)氣量，以減少每分鐘的錘擊數(shù)；用柴油機(jī)錘時(shí)，可控制供油量以減少錘擊能量；當(dāng)樁尖已沉入到設(shè)計(jì)標(biāo)高，但沉入度仍達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)繼續(xù)下沉至達(dá)到要求的沉入度為止。沉樁時(shí)，如遇到：沉入度突然發(fā)生急劇變化；樁身突然發(fā)生傾斜、移位；樁不下沉，樁錘有嚴(yán)重的回彈現(xiàn)象；樁頂破碎或樁身開裂、變形，樁側(cè)地面有嚴(yán)重隆起等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止錘擊，查明原因，采取措施后方可繼續(xù)施工。
(2)沉樁過(guò)程中應(yīng)注意：樁帽與樁周圍應(yīng)有5~l0mm間隙，以便錘擊時(shí)樁在樁帽內(nèi)可作微小的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，避免樁身產(chǎn)生超過(guò)許可的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力；打樁機(jī)的導(dǎo)向桿應(yīng)予固定，以便施打時(shí)穩(wěn)定樁身；導(dǎo)向桿設(shè)置應(yīng)保證樁錘上下活動(dòng)自由；頂制樁頂面應(yīng)附有適合樁帽大小的樁墊，其厚度視樁墊材料、樁長(zhǎng)及樁尖所受抗力大小決定；樁邊破碎后應(yīng)及時(shí)更換；選用的樁帽，應(yīng)將錘的沖擊力均勻分布于樁頂面。
3．錘擊沉樁的停錘控制標(biāo)準(zhǔn)
(1)當(dāng)設(shè)計(jì)樁尖標(biāo)高處為硬塑黏性土、碎石土、中密以上的砂土或風(fēng)化巖等土層時(shí)，根據(jù)貫人度變化并對(duì)照地質(zhì)資料，確認(rèn)樁尖已沉人該土層，貫入度已達(dá)到控制貫人度。
(2)當(dāng)貫人度已達(dá)到控制貫人度，而樁尖標(biāo)高未到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)繼續(xù)錘入0．10rn左右(或錘擊30~50次)，如無(wú)異常變化即可停錘；若樁尖標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高高得多時(shí)，應(yīng)報(bào)有關(guān)部門研究確定。
(3)當(dāng)設(shè)計(jì)樁尖標(biāo)高處為一般黏性土或其他松軟土層時(shí)，應(yīng)以標(biāo)高控制，貫入度作為校核。當(dāng)樁尖已達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高，而貫入度仍較大時(shí)，應(yīng)繼續(xù)錘擊，使其接近控制貫人度。
(4)在同一樁基中，各樁的最終貫入度應(yīng)大致接近．而沉入深度不宜相差過(guò)大，避免基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。如因土質(zhì)變化太大，致使各樁貫人度或沉樁深度相差過(guò)大時(shí)，應(yīng)報(bào)有關(guān)部門研究，另行制定停錘標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于特殊設(shè)計(jì)的樁．樁尖設(shè)計(jì)標(biāo)高有高低時(shí)(如拱橋的橋臺(tái)樁等)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求處理。
從沉樁開始時(shí)起，應(yīng)嚴(yán)格控制樁位及豎樁的豎直度或斜樁的傾斜度。在沉樁過(guò)程中，不得采用頂、拉樁頭或樁身辦法來(lái)糾偏，以防樁身開裂并增加樁身附加彎矩。
(二)鉆孔灌注樁施]：
1．鉆孔灌注樁的特點(diǎn)
鉆孔灌注樁樁長(zhǎng)可以根據(jù)持力土層的起伏面變化，并按使用期間可能出現(xiàn)的最不利內(nèi)力組合配置鋼筋，鋼筋用量較少，便于施工，故應(yīng)用較為普遍。
2．鉆孔灌注樁施工的主要工序 
鉆孔灌注樁施工的主要工序有：埋沒護(hù)筒、制備泥漿、鉆孔、清底、鋼筋籠制作與吊裝以及灌注水下混凝土等。
(1)埋設(shè)護(hù)筒：護(hù)筒能穩(wěn)定孔壁、防止坍孔，還有隔離地表水、保護(hù)孔口地面、固定樁孔位置和起到鉆頭導(dǎo)向作用等。
護(hù)簡(jiǎn)要求堅(jiān)固耐用，不漏水，其內(nèi)徑應(yīng)比鉆孔直徑大(旋轉(zhuǎn)鉆約大20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm)，每節(jié)長(zhǎng)度約2～3m。一般常用鋼護(hù)筒，在陸上與深水中均能使用，鉆孔完成，可取出重復(fù)使用。在深水中埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，先打入導(dǎo)向架，再用錘擊或振動(dòng)加壓沉入護(hù)筒。護(hù)筒人土深度視土質(zhì)與流速而定。護(hù)筒平面位置的偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1％。
(2)泥漿制備：鉆孔泥漿由水、黏土(膨潤(rùn)土)和添加劑組成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。
通常采用塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0．005mm的黏土顆粒含量大于50％的黏土過(guò)泥漿攪拌機(jī)或人工調(diào)和，貯存在泥漿池內(nèi)，再用泥漿泵輸入鉆孔內(nèi)。
(3)鉆孔：一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等成孔，或用旋轉(zhuǎn)機(jī)具輔以高壓水沖成孔用的方法是：止循環(huán)回轉(zhuǎn)法，反循環(huán)回轉(zhuǎn)法，潛水電鉆法，沖抓錐法，沖擊錐法。
1)正循環(huán)回轉(zhuǎn)法：系利用鉆具旋轉(zhuǎn)切削土體鉆進(jìn)，泥漿泵將泥漿壓進(jìn)泥漿籠頭，通過(guò)鉆桿中心從鉆頭噴人鉆孔內(nèi)，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護(hù)筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿流人泥漿池循環(huán)使用。其特點(diǎn)是鉆進(jìn)與排渣同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，在適用的土層中鉆進(jìn)速度較快，但需設(shè)置泥漿槽、沉淀池等。施工占地較多，且機(jī)具設(shè)備較復(fù)雜。
2)反循環(huán)回轉(zhuǎn)法：與正循環(huán)法不同的是泥漿輸入鉆孔內(nèi)，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進(jìn)，通過(guò)鉆桿中心排出至沉淀池內(nèi)。其鉆進(jìn)與排渣效率較高，但接長(zhǎng)鉆桿時(shí)裝卸麻煩，鉆渣容易堵塞管路。另外，囚泥漿是從上向下流動(dòng)，孔壁坍塌的可能性較正循環(huán)法的大，為此需用較高質(zhì)量的泥漿。
(4)孔徑檢查與清孔：鉆孔的直徑、深度和孔形直接關(guān)系到成樁質(zhì)量，是鉆孔樁成敗的關(guān)鍵。為此，除了鉆孔過(guò)程中嚴(yán)謹(jǐn)操作、密切觀測(cè)監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，應(yīng)采用適當(dāng)器具對(duì)孔深、孔徑、孔形等認(rèn)真檢查，符合設(shè)計(jì)要求后，填寫“終孔檢查證”。
1)清孔的方法有抽漿法、換漿法、掏渣法、噴射清孔法以及用砂漿置換鉆渣清孔法等，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、鉆孔方法、機(jī)具設(shè)備和土質(zhì)條件決定。其中抽漿法清孔較為徹底，適用于各種鉆孔方法的灌注樁。對(duì)孔壁易坍塌的鉆孔，清孔時(shí)操作要細(xì)心，防止坍孔。
2)清孔的質(zhì)量要求：對(duì)摩擦樁：孔底沉淀土的厚度，中、小橋不得大于(0．4～0．6)d(d為樁的直徑)，大橋按設(shè)計(jì)文件規(guī)定。清孔后的泥漿性能指標(biāo)：含砂率為4％～8％，相對(duì)密度為1．10一1．25，黏度為18~20s。對(duì)支承樁(柱樁、嵌巖樁)，宜用抽漿法清孔，并宜清理至吸泥管出清水為止。灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不得大于50mm。若孔壁易坍塌，必須在泥漿中灌注混凝土?xí)r，建議采用砂漿置換鉆渣清孔法，清孔后的泥漿含砂率不大于4％。其他泥漿性能指標(biāo)同摩擦樁要求。對(duì)于沉淀土厚度的測(cè)量，用沖擊、沖抓錘時(shí)，沉淀土厚度從錐頭或抓錐底部所到達(dá)的孔底平面算起。沉淀土厚度測(cè)量方法可在清孔后用取樣盒(開口鐵盒)吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接測(cè)量沉淀在盒內(nèi)的沉渣厚度。
(5)灌注混凝土：在土中形成一定直徑的井孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鋼筋骨架(籠)吊入井孔中，灌注混凝土。