如何在巖溶地質(zhì)進(jìn)行橋梁樁基礎(chǔ)施工之探析
2016-10-08
1基礎(chǔ)分類、特點(diǎn)
1.1 淺基礎(chǔ)特點(diǎn)、分類
天然地基淺基礎(chǔ)特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單,不需大型的機(jī)具設(shè)備,比較經(jīng)濟(jì),在中、小型橋梁上使用較廣泛。淺基礎(chǔ)根據(jù)受力條件及構(gòu)造可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)兩大類。剛性基礎(chǔ):基礎(chǔ)內(nèi)不需配置受力鋼筋,這種基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、施工簡(jiǎn)便、能承受較大的荷載。缺點(diǎn)是自重大,受地形限制。柔性基礎(chǔ):必須在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋,這種基礎(chǔ)稱為柔性基礎(chǔ)。特點(diǎn)是整體性能較好,抗彎剛度大,對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力比較小。缺點(diǎn)是柔性基礎(chǔ)主要是用鋼筋混凝土澆筑,鋼筋和水泥用量較大,施工技術(shù)要求較高。
1.2 深基礎(chǔ)特點(diǎn)、分類
深基礎(chǔ)特點(diǎn)是承載力高、穩(wěn)定性好、埋置深度大、工期短、適應(yīng)大型及大跨度橋梁的建設(shè)。常用深基礎(chǔ)有樁基礎(chǔ)、氣壓沉箱基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)等。
樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ),它是由若干根樁和承臺(tái)兩個(gè)部分組成。樁基礎(chǔ)的作用是將承臺(tái)以上結(jié)構(gòu)物傳來(lái)的外力通過(guò)承臺(tái),由樁傳到較深的地基持力層中去。樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)是承載力高,穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻,具有較好的適應(yīng)性。樁的施工方法種類較多,主要的是鉆孔法和打入法。目前常用的有鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、打入樁;沉箱是一個(gè)有蓋無(wú)底的箱形結(jié)構(gòu)物,人在壓入壓縮空氣的工作室內(nèi)挖土,沉箱在自重作用下沉入土中。沉箱的優(yōu)點(diǎn)是整體性強(qiáng),穩(wěn)定性好,能承受較大的荷載,在下沉過(guò)程中能處理障礙物,基底的處理和質(zhì)量能得到保證。
2巖溶地質(zhì)橋梁基礎(chǔ)的處理辦法
2.1 加固地基(擴(kuò)大基礎(chǔ))
(1)當(dāng)溶洞頂覆蓋較薄,可采用清爆的方法,揭露溶洞充填物,以便清除、換填,或使充填物風(fēng)干,提高地基的強(qiáng)度。(2)若溶洞位于持力層范圍內(nèi)時(shí),清除覆土及原填充的土質(zhì),視溶洞寬窄分別打入小鋼軌,用漿砌片石或混凝土填塞,設(shè)置鋼筋混凝土蓋板或基礎(chǔ)內(nèi)部加鋼筋網(wǎng)。(3)對(duì)于溶洞埋藏不深,洞中有較厚的碎塊石堆積物,可采用壓漿的方法使其固結(jié)。對(duì)于粘性土、砂類土等以細(xì)顆粒為主的堆積物地基,可采用旋噴樁方法加固。(4)若溶洞位于基底以下一定距離,且符合完整頂板厚度與跨長(zhǎng)之比小于2.0,或溶洞跨長(zhǎng)大于8m,但厚跨比值大于2.0;頂板巖層完整性較好,溶洞形態(tài)大小探測(cè)清楚,一般認(rèn)為地基不需加固。
2.2 樁基礎(chǔ)
(1)當(dāng)橋梁地基下的溶洞較大,埋藏較深,但又不滿足頂板厚度檢算要求時(shí),只能采用樁基礎(chǔ)。當(dāng)巖面溶蝕高差大于1m或巖溶洞穴平面、剖面尺寸大于1m時(shí),可溶性巖層埋深在8m以上,基底巖層部分缺角且無(wú)法嵌補(bǔ),明挖或水下施工壓漿有困難等情況均可使用樁基處理。(2)鉆(挖)孔樁在穿過(guò)溶洞進(jìn)入完整基巖中深度不得小于5倍樁徑,若實(shí)際值小于此項(xiàng)要求時(shí),應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行加深或驗(yàn)算。(3)對(duì)于樁尖下伏溶洞,是采取穿過(guò)溶洞還是樁尖立于溶洞頂,須根據(jù)檢算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。一般情況若完整基巖頂板厚大于10m且頂板厚與溶洞孔徑之比大于2時(shí),基底以下溶洞可以不處理,否則應(yīng)該采用樁基穿過(guò)溶洞。(4)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視樁基負(fù)摩擦力的影響。一般地基土石在擾動(dòng)之后都會(huì)在自重的作用下固結(jié)下沉,特別是由于大量開采地下水而導(dǎo)致地基軟弱層相對(duì)樁基固結(jié)下沉,因而產(chǎn)生一個(gè)向下的摩擦力,即負(fù)摩擦力,從而增加了樁基所承受的軸向荷載,甚至可能導(dǎo)致樁基破壞。(5)當(dāng)基樁穿過(guò)多層巖溶層支立于堅(jiān)固的巖層上時(shí),不應(yīng)考慮多層巖溶層對(duì)樁側(cè)起摩阻作用,因?yàn)閹r溶層與樁側(cè)之間的摩阻作用,在本質(zhì)上不同于一般土與樁側(cè)之間的摩阻作用。
3巖溶地質(zhì)橋梁樁基礎(chǔ)的應(yīng)用
3.1 支承樁及嵌巖樁
支承樁及嵌巖樁安全性高、抗震性好,是首選的樁基類型。當(dāng)覆蓋土層的摩阻力不足以提供樁基的豎向承載力,或不能滿足沉降要求時(shí),須采用支承樁或嵌巖樁,樁基的承載力可按規(guī)范公式計(jì)算。
3.2 摩擦樁
在巖溶地區(qū)采用摩擦樁有兩種情況:一種是覆蓋層的摩阻力足以提供樁基的豎向承載力,樁基不進(jìn)入溶洞區(qū);另一種則是樁底進(jìn)入溶洞區(qū)并終孔在薄頂板或充填物中,此時(shí)計(jì)入覆蓋層及溶洞充填物和溶洞巖體的摩阻力。
3.3 打入樁
在巖溶地區(qū)采用打入樁,目前并不是常規(guī)方法,但在合適的條件下也是一個(gè)很好的方案。打入樁避免了鉆孔樁施工時(shí)的塌孔風(fēng)險(xiǎn),及多次回填或其它措施(如鋼護(hù)筒)帶來(lái)的費(fèi)用增加。打入樁基礎(chǔ)通常為群樁,可采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁,也可采用鋼管樁,對(duì)于管樁應(yīng)避免樁底直接打到巖面,且都應(yīng)注意巖面傾斜等不利情況。
4巖溶地質(zhì)橋梁樁施工的技術(shù)措施
(1)巖溶地區(qū)樁基施工,必須根據(jù)不同的地質(zhì)條件遵循相應(yīng)的處理原則。對(duì)于巖溶,首先應(yīng)對(duì)填充物進(jìn)行土工試驗(yàn),分析其物理力學(xué)特性,檢測(cè)容重、含水量、孔隙率等,為注漿參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)。然后根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況,對(duì)每根樁設(shè)計(jì)出相應(yīng)的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。對(duì)每種處理方案,都要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算。(2)對(duì)于上覆土層較厚、地下水較豐富的摩擦樁,采用鉆孔法為宜。當(dāng)鉆進(jìn)到達(dá)溶洞頂板時(shí),沖擊鉆頭操作要平穩(wěn),盡可能少碰撞孔壁,并減少?zèng)_程懸距(不大于0.80m),慢慢穿過(guò)并及時(shí)采取防護(hù)措施,按一定比例投入黃土和片石來(lái)封堵,防止漏漿。(3)樁基穿過(guò)多層溶洞或暗河,拋填粘土袋及片石用沖錘擠填樁外溶洞空間,采用2層、3層鋼護(hù)筒防塌孔是較好的選擇。在橋施工時(shí),因該地區(qū)巖溶裂隙發(fā)育,當(dāng)鉆孔進(jìn)入巖層后發(fā)生漏漿時(shí),應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)護(hù)壁。
