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公路橋樑基礎

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公路橋樑基礎是把公路橋樑自重以及作用於公路橋樑上的各種荷載傳至地基的建築物。

1 公路橋樑基礎 -公路橋樑基礎

 

2 公路橋樑基礎 -正文

  把公路橋樑自重以及作用於公路橋樑上的各種荷載傳至地基的建築物。
  橋樑基礎有多種分類方法。例如,按埋置深度可分為深基礎和淺基礎;按所在位置可分為旱地基礎和水中基礎;按施工方法可分為明挖基礎、樁基礎、沉井基礎、管柱基礎、氣壓沉箱基礎等。
  明挖基礎  在基坑中用石料或混凝土直接在天然地基上或人工地基上砌築成的基礎,又稱直接基礎。這種基礎的埋置深度至少應低於天然地面或河床底面1米,在有洪水沖刷處或在凍脹土中應埋置在洪水沖刷線和凍結線以下的規定深度。明挖基礎的施工方法簡單,一般是先開挖基坑,而後砌築基礎。較深的基坑應分層挖成階梯形。有地面水時則採用圍堰或採取改河等辦法施工。基坑內的水一般用水泵排出,特殊情況可用井點法降低水位,或用凍結法阻止水滲入基坑。在地基堅實處,在整平地基后即可進行基礎砌築;在地基軟弱處,可用砂墊層、砂樁、纖維排水帶等方法加固地基;在岩石地基處,應清除風化岩石;在基岩裸露受到沖刷處,可將基礎嵌入基岩中或採用錨固措施穩定基礎。較厚的基礎應分層砌築,每層縮進的距離應滿足基礎對剛性角的規定要求。
  樁基礎  由設在地基中的長柱形桿件(樁)組成的基礎。樁基礎可在土質差、洪水沖刷嚴重、持力層較深的地基上修築。這種基礎修築工程開挖土方少,施工進度快,用料省,成為常用的一種深基礎類型。
  樁基礎由樁和承台組成。單排的樁在樁頂用蓋梁聯結的稱為單排樁基礎。在多根樁的頂部用剛性承台板聯結的稱為群樁基礎或多排樁基礎。大直徑樁也可單根作成基礎,稱為墩式基礎。承台高出地面時稱為高承台樁基礎,低於地面的則稱為低承台樁基礎。
  樁基礎主要應用鋼筋混凝土樁、鋼樁(管形、 H形等)和木樁。鋼筋混凝土樁按施工方法的不同,可有打入樁與鑽孔灌注樁兩種。此外,在打入的鋼管樁中灌注混凝土,並加夯實的弗蘭基樁應用也較廣泛。近年來,日本還用由鎖口相聯接的鋼管作成單牆式或雙牆式鋼管樁基礎。不用鋼管,用泥漿護壁鑽孔,成孔后插入鋼筋籠,灌注水下混凝土,也可築成鋼筋混凝土樁。這種鑽孔灌注樁施工法在中國應用很普遍。
  沉井基礎  運用挖除無底的箱形結構物(沉井)內部土、石的方法,使沉井逐漸沉達持力層而建成的橋樑基礎。沉井基礎可在各類土質的地基上修築。但如地基中含有較多漂石或有老橋基礎等障礙物時,沉井下沉較難。遇有傾斜岩面時,要整平沉井基底也是十分困難的。沉井到達一定標高后,從其底面向下鑽孔設鑽孔灌注樁所建的基礎稱為混合式沉井。
  沉井由井壁、刃腳、隔牆、封底、填心和頂蓋等組成。此外,為了射水下沉,有的沉井在井壁中預設射水管道和射水嘴。當沉井頂面沉至水面以下時,在沉井頂部還需設置臨時防水牆,以便進行墩台的砌築工作。井壁是沉井的本體,它有一定的厚度和重量,以便沉井在重力作用下下沉。刃腳是井壁的底部,一般比井壁稍薄,常用角鋼鑲面加強,以利沉井切入土、石中。在中國,曾用四周刃腳高程不同的沉井,以適應傾斜的基岩表面。隔牆設在沉井內部,以加強沉井的剛度,並可將沉井劃分為若干個取土井孔。通過在不同的井孔中挖土可調節沉井在不同方向的下沉,從而避免發生沉井的傾斜。在沉井到達設計標高后,對沉井底部灌注水下混凝土進行封底,然後將水抽干並澆注貧混凝土填心,再在沉井上部安置頂蓋。
  沉井的平面形狀有矩形、圓形和圓端形等幾種;內部有單孔、單排孔和多排孔之分。豎直剖面一般為豎直柱形,有的為階梯形。沉井一般用鋼筋混凝土製作,也可用混凝土或漿砌塊石製作。近十餘年來,用水泥鋼絲網製作的沉井發展起來,其井壁較薄,便於製造浮運。此外,用鋼木製作的沉井,在特殊情況下也可使用。
  沉井的施工有築島法和浮運法兩種。築島法是在基礎的設計位置用圍堰方法築成島,在島上預製沉井的底節,然後就地下沉,並逐節砌築接高,最後拆除土島。這個方法適用於水深小於 5米而且流速不大的地方。浮運法是在岸上製成帶有浮運底板的沉井,由滑道溜放下水后,用拖船浮運就位下沉,並逐節接高。這種方法適用於流速不大而水深超過 5~10米或潮水漲落大的地方。用浮運法施工的沉井也可製成雙層的中空井壁,以獲得必要的浮力,下沉時可在中空井壁內注水。還可在沉井內設置鋼質氣筒,利用打入氣筒內的壓縮空氣提供浮力。設底板的沉井在沉達河底時須拆除底板。
  管柱基礎  用大直徑的鋼筋混凝土管樁(管柱)修建的基礎。管柱最下一節帶有堅強的管靴,可以切入基岩,用機具鑿岩成孔后插入鋼筋骨架和灌注混凝土,能使管柱同基岩聯在一起。
  中國常用的管柱直徑有 1.55、3.0、3.6和5.8米等四種,每節長度視運輸機具、起吊能力和結構上的要求確定。各節管柱之間用法蘭盤連接。預製方法有立式和卧式兩種,也可製成預應力的。
  管柱採用振動方法下沉,也可用振動-吸泥、振動-射水等方法。管柱下沉時應有導向圍囹,以保證下沉位置和方向的正確。鋼質圍囹在岸邊拼裝后浮運到墩位處下沉。管柱施工完成後,應在圍囹外面插打鋼板樁作成圍堰,然後吸除圍堰內的土,並澆灌混凝土封底。在抽干圍堰內的水后建築承台座板將多根管柱在頂部聯成一體,就形成管柱基礎。大直徑管柱可直接承托橋墩,不用承台座板和圍堰。
  振動下沉管柱所需的振動力和管柱直徑、沉入深度、施工方法和地質條件等有關。一般要求振動力大於被振沉系統(振動機、管柱、管柱帽)重量1.3~1.5倍。
  氣壓沉箱基礎  有密閉頂蓋的沉井稱為沉箱。應用沉箱,並藉助高壓空氣將箱內(沉箱工作室)的水排出箱外,以便工人進入工作室內挖土,使沉箱逐漸下沉到設計標高,用這種方法修建的基礎稱為沉箱基礎。這種方法最早應用於1851年,它的應用促進了當時深水橋墩的建設。
  沉箱內的氣壓應保持在進入箱內挖土的工人所能耐受的水平上。然而,沉箱內的氣壓是需要隨著沉箱下沉深度的增加而增加的,所以沉箱下沉深度應有一定的限制,一般下沉的最大深度為水下35米。這種方法的施工設備複雜,費用高,勞動條件差,工人易發生高壓病、氮氣麻醉病和減壓病等沉箱病,已很少應用。
  參考書目
 交通部科學研究院等合編:《公路橋樑鑽孔樁》上、下冊,人民交通出版社,北京,1978。

 

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