如何在巖溶地質(zhì)進行橋梁樁基礎施工之探析
2016-10-08
1基礎分類、特點
1.1 淺基礎特點、分類
天然地基淺基礎特點是施工簡單,不需大型的機具設備,比較經(jīng)濟,在中、小型橋梁上使用較廣泛。淺基礎根據(jù)受力條件及構造可分為剛性基礎和柔性基礎兩大類。剛性基礎:基礎內(nèi)不需配置受力鋼筋,這種基礎稱為剛性基礎。特點是穩(wěn)定性好、施工簡便、能承受較大的荷載。缺點是自重大,受地形限制。柔性基礎:必須在基礎中配置足夠數(shù)量的鋼筋,這種基礎稱為柔性基礎。特點是整體性能較好,抗彎剛度大,對上部結構產(chǎn)生的附加應力比較小。缺點是柔性基礎主要是用鋼筋混凝土澆筑,鋼筋和水泥用量較大,施工技術要求較高。
1.2 深基礎特點、分類
深基礎特點是承載力高、穩(wěn)定性好、埋置深度大、工期短、適應大型及大跨度橋梁的建設。常用深基礎有樁基礎、氣壓沉箱基礎、沉井基礎等。
樁基礎是一種常用的深基礎,它是由若干根樁和承臺兩個部分組成。樁基礎的作用是將承臺以上結構物傳來的外力通過承臺,由樁傳到較深的地基持力層中去。樁基礎的特點是承載力高,穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻,具有較好的適應性。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;沉箱是一個有蓋無底的箱形結構物,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)點是整體性強,穩(wěn)定性好,能承受較大的荷載,在下沉過程中能處理障礙物,基底的處理和質(zhì)量能得到保證。
2巖溶地質(zhì)橋梁基礎的處理辦法
2.1 加固地基(擴大基礎)
(1)當溶洞頂覆蓋較薄,可采用清爆的方法,揭露溶洞充填物,以便清除、換填,或使充填物風干,提高地基的強度。(2)若溶洞位于持力層范圍內(nèi)時,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,設置鋼筋混凝土蓋板或基礎內(nèi)部加鋼筋網(wǎng)。(3)對于溶洞埋藏不深,洞中有較厚的碎塊石堆積物,可采用壓漿的方法使其固結。對于粘性土、砂類土等以細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之比小于2.0,或溶洞跨長大于8m,但厚跨比值大于2.0;頂板巖層完整性較好,溶洞形態(tài)大小探測清楚,一般認為地基不需加固。
2.2 樁基礎
(1)當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,只能采用樁基礎。當巖面溶蝕高差大于1m或巖溶洞穴平面、剖面尺寸大于1m時,可溶性巖層埋深在8m以上,基底巖層部分缺角且無法嵌補,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)孔樁在穿過溶洞進入完整基巖中深度不得小于5倍樁徑,若實際值小于此項要求時,應結合地質(zhì)資料進行加深或驗算。(3)對于樁尖下伏溶洞,是采取穿過溶洞還是樁尖立于溶洞頂,須根據(jù)檢算和經(jīng)驗設計。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,基底以下溶洞可以不處理,否則應該采用樁基穿過溶洞。(4)設計時應重視樁基負摩擦力的影響。一般地基土石在擾動之后都會在自重的作用下固結下沉,特別是由于大量開采地下水而導致地基軟弱層相對樁基固結下沉,因而產(chǎn)生一個向下的摩擦力,即負摩擦力,從而增加了樁基所承受的軸向荷載,甚至可能導致樁基破壞。(5)當基樁穿過多層巖溶層支立于堅固的巖層上時,不應考慮多層巖溶層對樁側起摩阻作用,因為巖溶層與樁側之間的摩阻作用,在本質(zhì)上不同于一般土與樁側之間的摩阻作用。
3巖溶地質(zhì)橋梁樁基礎的應用
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,須采用支承樁或嵌巖樁,樁基的承載力可按規(guī)范公式計算。
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,樁基不進入溶洞區(qū);另一種則是樁底進入溶洞區(qū)并終孔在薄頂板或充填物中,此時計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很好的方案。打入樁避免了鉆孔樁施工時的塌孔風險,及多次回填或其它措施(如鋼護筒)帶來的費用增加。打入樁基礎通常為群樁,可采用預制預應力高強混凝土管樁,也可采用鋼管樁,對于管樁應避免樁底直接打到巖面,且都應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)條件遵循相應的處理原則。對于巖溶,首先應對填充物進行土工試驗,分析其物理力學特性,檢測容重、含水量、孔隙率等,為注漿參數(shù)計算提供依據(jù)。然后根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況,對每根樁設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。對每種處理方案,都要進行仔細的計算。(2)對于上覆土層較厚、地下水較豐富的摩擦樁,采用鉆孔法為宜。當鉆進到達溶洞頂板時,沖擊鉆頭操作要平穩(wěn),盡可能少碰撞孔壁,并減少沖程懸距(不大于0.80m),慢慢穿過并及時采取防護措施,按一定比例投入黃土和片石來封堵,防止漏漿。(3)樁基穿過多層溶洞或暗河,拋填粘土袋及片石用沖錘擠填樁外溶洞空間,采用2層、3層鋼護筒防塌孔是較好的選擇。在橋施工時,因該地區(qū)巖溶裂隙發(fā)育,當鉆孔進入巖層后發(fā)生漏漿時,應及時加強護壁。
