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对桥梁墩台桩基础设计施工的几点建议
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-11-06 17:11:07
摘要:多数桥梁墩(台)基础采用桩基础,针对基础的设计方法和施工要求,结合近年来在实践中的一些经验,对桥梁墩台桩基础提出几点建议。 
关键词:桥墩 桥台 桩基础 护筒 挖孔桩 
  1、尽量压缩桩基数目 
  尽量压缩桩基数目,减小承台,直到桩基与墩柱直接连通,一柱通天,取消承台。目前国内灌注桩基的设计和施工技术都大大地发展了,直径3.5m以上的实心或空心桩,长100m以上的深桩,都属常见,那种细而短的群桩基础应当逐步被淘汰。 
  灌注桩有许多优点,而其一个主要的缺点就是施工过程出现塌孔、断桩等事故的几率大,处理困难,桩数越多,事故出现的可能性越多。一般中等跨径的桥梁,更无必要采用很多桩组成的群桩基础。原来是3排桩的有条件时应改为2排, 2排的应改为单排,宁可加大桩径和桩长,也要减少桩数,最后作到一个墩柱一根桩,取消承台,不但经济,而且施工快速、事故率大大降低。 
  当做成一桩一柱式无承台的桥墩之后,就形成了一种轻型而又新颖的排架桩式墩,可以利用柔性墩台桥梁的理论来设计,以取得更大的技术经济效益。 
  2、桩柱结合时利用桩顶护筒扩大桩径的优点 
  灌注桩施工时为了防止地表土坍塌,都必须安设护筒,其直径一般须大出桩径(15--20)cm错误!未找到引用源。2,以免施工过程受到钻头伤害,长度视土质,一般4--8m,甚至更长。因此,形成的桩身,当设计直径为100cm时,顶段4--8m为130--140cm,设计直径为150cm时,顶段直径达180--190cm,形成一个相当宽阔的圆形平台,对上接圆形、矩形或其他形状的墩柱都十分有利,墩柱的宽度甚至可大于下面的设计桩径。例如,当桩径100cm,护筒直径130cm时,上面可接矩形薄壁50错误!未找到引用源。120cm;而桩径150cm,护筒直径180cm时,上面可接矩形薄壁70错误!未找到引用源。165.8cm,这对选择和布置墩柱的型式皆十分有利,对桥台的轻型化也十分有利。 
  3、扩大基础加固法 
  指扩大桥梁基础底面积的方法。适用于基础承载力不足、或埋置太浅,而墩台又是圬工或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时,采用扩大基础底面积的加固,主要由地基变形计算来加以选定。在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土,以扩大基础的承载面积。顺序如下:(1)常在必须加宽的范围内先打板桩围堰,如墩台基底地基土不好时,应作必要的加固;(2)挖去堰内土体,只挖至必要的深度;(3)在堰内把水抽干后,铺砌石块(浆砌),或作混凝土基础;(4)新旧基础要注意牢固结合,施工时,可加设连系钢筋或插以钢销,以使加固扩大基础和旧基础牢固地结合成一整体。 
  4、增补桩基加固法 
  在桩式基础的周围补加钻孔桩或打人钢筋混凝土预制桩并扩大原承台,以此提高基础承载力、增加基础稳定性。这种加固法称为增补桩基加固法。新加钻孔桩真增补桩基加固墩付基础增补打人桩;增加钻孔灌注桩增补桩基法加固墩台基础的优点是不需要抽水筑坝等水下施工作业,且加固效果显著。加固原有盖梁时,可在盖梁顶部增设钢筋。当桥台垂直承载力不足时,一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁,以分担上部结构传来的压力。打桩时可利用原有桥面作脚手架,在桥台上开洞插桩。增浇的盖梁可单独受力,也可联结在一起,使旧盖梁、旧桩及新桩一起受力。 
  5、条件允许时尽量推广挖孔桩 
  我国自上世纪六十年代钻孔灌注桩创始以来,技术不断改进,桩的规模也越来越大,使用范围也越来越广,到现在几乎达到无桥不用灌注桩的程度。由于灌注桩须使用钻孔机械和泥浆等设备和物资,钻孔和灌注过程极易发生事故,因此国内一些工地在地质条件甚好的桥位又开发了挖孔桩的工艺,用人工在井内挖孔,挖出土方盛入吊桶内用简易吊装设备如卷扬机或拉链葫芦吊出。由于桩身体积十分有限,一根直径1m、深20m的桩,土方体积不过15.7m3,即使一个工人在井下挖土,两天就可挖完,因而施工十分简易快速,而且不须钻孔机械等特殊设备,造价更较低廉。挖孔桩还有如下优点: 
  (1)井壁和井底情况清楚可见,有利于验证原设计条件和地质情况; 
  (2)和钻孔桩相比,无泥浆护壁,基底亦无泥浆沉积,更利于保证桩身支承力; 
  (3)不存在断桩、塌孔以及掉钻头诸问题; 
  (4)基底可适当向外扩大,以提高桩基支承力。 
  6、多孔长桥避免柱多如林之弊 
  建国初期,我国开始修建大量公路桥梁,那时首要的考虑因素是造价经济和施工快速,美观尚不能提到议事日程上,但已经有不少专家提出了必需注意防止“长桥短孔、墩密如篦”问题。直到上世纪八十年代,桩柱式墩流行起来之后,还出现了不但“长桥短孔、墩密如篦”,还由于一个桥墩变为几根柱,同时出现了“柱密如林”的桥梁设计,不能不说是十分遗憾的事。实例之一是辽宁省原沈大高速公路莫立交桥。该桥为跨越铁路计划中的编组站跨线桥,要求轨顶以上净高8.4m,致使立交设计线距地面高达14m左右。跨线工程总长1372.37m,其中两端路堤长838.88m,桥头路堤高达9.5m。其余为桥,长533. 49m,共分为35孔,平均每孔只有15.2m。其中,跨铁路3孔跨径23.4m+33m+23.4m,跨地方道路2孔23.4 m,为预应力简支梁,其余30孔均采用空心板梁,最大跨径13.5m,最小跨径只有 
  8.32m。全桥宽26m,分为东西两半幅。桥墩除两座跨线孔由于斜交且位于1000m半径弯道上,采用单柱墩外,其余皆采用三柱式,一排6根桩。这种“长桥短孔”已经形成“墩密如篦”了,再加宽桥、高墩、多柱,更加形成了墩柱密如森林之弊,建成之后,过往见者无不提意见,群众形容为“灯光都透不过去”,这是一个十分值得记取的教训。改进的方法是不难的,墩高9.5--14m,每半幅采用一个Y形墩,即可将原来180根墩柱减到60根,减去2/3。如再将跨径增大到常见的20m左右, 20孔即可,墩柱只需40根,为原来地2/9,即大可改观了,今后各地修建长大桥梁,需要注意这个全桥布局的景观问题。 
  7、桥梁墩台基础施工中的注意事项 
  7.1控制温度 
  (1)采用改善骨料级配,用于硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。 
  (2)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝士表面发生急剧的温度。施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主,其他裂缝为辅。 
  7.2施工工艺的改善 
  (1)墩台身混凝土与基础同期浇注情况下,基础弹性模量与墩台身弹性模量相同。即采用相同强度等级的混凝土时比较相似,其收缩接近同步,无论环境温度等如何变化,墩台身均不出现拉应力。所以,在施工步骤上应予重视,尽可能减少基础与墩台施工的时间间隔。 
  (2)加强桥梁墩台身的基础以上一定范围内的箍筋布置,减小箍筋在沿墩台身高度方向的间距,尽量采用环形闭口箍筋并与墩台身主筋焊接成网,防止混凝土开裂,减小裂缝宽度。降低材料的入模温度,控制墩台身混凝土的浇注和凝结温度,加强脱模前的养护。控制混凝土配比中的水泥用量,如果水灰比较大,养护的湿度不足,混凝土的收缩就大。 
  参考文献: 
  [1]公路桥涵地基与基础设计规范[M].北京:人民交通出版社,2007.9. 
  [2]王伯惠,上官兴.中国钻孔灌注桩新发展[M].北京:人民交通出版社,1998.11
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