如何在岩溶地质进行桥梁桩基础施工之探析
1基础分类、特点
1.1 浅基础特点、分类
天然地基浅基础特点是施工简单,不需大型的机具设备,比较经济,在中、小型桥梁上使用较广泛。浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础和柔性基础两大类。刚性基础:基础内不需配置受力钢筋,这种基础称为刚性基础。特点是稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点是自重大,受地形限制。柔性基础:必须在基础中配置足够数量的钢筋,这种基础称为柔性基础。特点是整体性能较好,抗弯刚度大,对上部结构产生的附加应力比较小。缺点是柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑,钢筋和水泥用量较大,施工技术要求较高。
1.2 深基础特点、分类
深基础特点是承载力高、稳定性好、埋置深度大、工期短、适应大型及大跨度桥梁的建设。常用深基础有桩基础、气压沉箱基础、沉井基础等。
桩基础是一种常用的深基础,它是由若干根桩和承台两个部分组成。桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力通过承台,由桩传到较深的地基持力层中去。桩基础的特点是承载力高,稳定性好、沉降量小而均匀,具有较好的适应性。桩的施工方法种类较多,主要的是钻孔法和打入法。目前常用的有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、打入桩;沉箱是一个有盖无底的箱形结构物,人在压入压缩空气的工作室内挖土,沉箱在自重作用下沉入土中。沉箱的优点是整体性强,稳定性好,能承受较大的荷载,在下沉过程中能处理障碍物,基底的处理和质量能得到保证。
2岩溶地质桥梁基础的处理办法
2.1 加固地基(扩大基础)
(1)当溶洞顶覆盖较薄,可采用清爆的方法,揭露溶洞充填物,以便清除、换填,或使充填物风干,提高地基的强度。(2)若溶洞位于持力层范围内时,清除覆土及原填充的土质,视溶洞宽窄分别打入小钢轨,用浆砌片石或混凝土填塞,设置钢筋混凝土盖板或基础内部加钢筋网。(3)对于溶洞埋藏不深,洞中有较厚的碎块石堆积物,可采用压浆的方法使其固结。对于粘性土、砂类土等以细颗粒为主的堆积物地基,可采用旋喷桩方法加固。(4)若溶洞位于基底以下一定距离,且符合完整顶板厚度与跨长之比小于2.0,或溶洞跨长大于8m,但厚跨比值大于2.0;顶板岩层完整性较好,溶洞形态大小探测清楚,一般认为地基不需加固。
2.2 桩基础
(1)当桥梁地基下的溶洞较大,埋藏较深,但又不满足顶板厚度检算要求时,只能采用桩基础。当岩面溶蚀高差大于1m或岩溶洞穴平面、剖面尺寸大于1m时,可溶性岩层埋深在8m以上,基底岩层部分缺角且无法嵌补,明挖或水下施工压浆有困难等情况均可使用桩基处理。(2)钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径,若实际值小于此项要求时,应结合地质资料进行加深或验算。(3)对于桩尖下伏溶洞,是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶,须根据检算和经验设计。一般情况若完整基岩顶板厚大于10m且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时,基底以下溶洞可以不处理,否则应该采用桩基穿过溶洞。(4)设计时应重视桩基负摩擦力的影响。一般地基土石在扰动之后都会在自重的作用下固结下沉,特别是由于大量开采地下水而导致地基软弱层相对桩基固结下沉,因而产生一个向下的摩擦力,即负摩擦力,从而增加了桩基所承受的轴向荷载,甚至可能导致桩基破坏。(5)当基桩穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时,不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用,因为岩溶层与桩侧之间的摩阻作用,在本质上不同于一般土与桩侧之间的摩阻作用。
3岩溶地质桥梁桩基础的应用
3.1 支承桩及嵌岩桩
支承桩及嵌岩桩安全性高、抗震性好,是首选的桩基类型。当覆盖土层的摩阻力不足以提供桩基的竖向承载力,或不能满足沉降要求时,须采用支承桩或嵌岩桩,桩基的承载力可按规范公式计算。
3.2 摩擦桩
在岩溶地区采用摩擦桩有两种情况:一种是覆盖层的摩阻力足以提供桩基的竖向承载力,桩基不进入溶洞区;另一种则是桩底进入溶洞区并终孔在薄顶板或充填物中,此时计入覆盖层及溶洞充填物和溶洞岩体的摩阻力。
3.3 打入桩
在岩溶地区采用打入桩,目前并不是常规方法,但在合适的条件下也是一个很好的方案。打入桩避免了钻孔桩施工时的塌孔风险,及多次回填或其它措施(如钢护筒)带来的费用增加。打入桩基础通常为群桩,可采用预制预应力高强混凝土管桩,也可采用钢管桩,对于管桩应避免桩底直接打到岩面,且都应注意岩面倾斜等不利情况。
4岩溶地质桥梁桩施工的技术措施
(1)岩溶地区桩基施工,必须根据不同的地质条件遵循相应的处理原则。对于岩溶,首先应对填充物进行土工试验,分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等,为注浆参数计算提供依据。然后根据地质钻探资料和填充物情况,对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案,都要进行仔细的计算。(2)对于上覆土层较厚、地下水较丰富的摩擦桩,采用钻孔法为宜。当钻进到达溶洞顶板时,冲击钻头操作要平稳,尽可能少碰撞孔壁,并减少冲程悬距(不大于0.80m),慢慢穿过并及时采取防护措施,按一定比例投入黄土和片石来封堵,防止漏浆。(3)桩基穿过多层溶洞或暗河,抛填粘土袋及片石用冲锤挤填桩外溶洞空间,采用2层、3层钢护筒防塌孔是较好的选择。在桥施工时,因该地区岩溶裂隙发育,当钻孔进入岩层后发生漏浆时,应及时加强护壁。
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