桥梁扩大基础与桩基础施工对比研究

　　摘要：中国地大物博，因而其地质特性分布广泛，桥梁基础设计可选择的方案多样。阐述了桥梁扩大基础与桩基础适用的地质特性，基于施工质量控制问题，分析了两者差异，结合实际例证，探讨了两者技术调整的可行性。
　　关键词：桥梁扩大基础桩基施工比较
　　随着我国交通基础建设的迅速发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁，且工程规模越来越大，对基础承载力的要求越来越高，因此桥梁基础施工问题尤为重要。基于桥梁扩大基础与桩基础两种工艺对比，分析了桥梁基础施工技术以及质量控制因素。
　　1扩大基础与桩基础施工概述
　　1.1桩基础概述
　　由桩和连接桩顶的桩承台（简称承台）组成的深基础，简称桩基。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物。因此，在沿海以及软土地区，桩基应用比较广泛。当地基浅层土质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可采用桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩。桥梁基础中用的较多的是中间两种。按制作方法分为预制桩和钻(挖）孔灌注桩；按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等，前四种又统称沉入桩。应根据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等来选择桩基的施工方法。
　　1.2扩大基础概述
　　扩大基础是相对于桩基础而言的，也是历史很悠久的基础结构形式。具体来说，扩大基础或称明挖基础属直接基础，是将基础底板设在直接承载地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。其施工方法通常是采用明挖的方式进行的，施工中坑壁的稳定性以及地下水的丰富程度与否，都是必须特别注意的问题。明挖扩大基础施工的主要内容包括基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑（浇筑）基础结构物等。
　　2扩大基础与桩基础施工控制对比分析
　　2.1扩大基础施工分析
　　扩大基础一般的施工工序为：基础的定位放样——基坑开挖——基坑排水——基底处理——砌筑（浇筑）基础结构。在扩大基础施工中，往往会发生一些事故，鉴于其常见问题，一般表现为：基坑坑壁坍塌和基础产生滑移或倾斜。
　　2.1.1基坑坑壁坍塌
　　在开挖基坑过程中或完成后，基坑坑壁局部或大面积坍塌的原因有：a)基坑开挖较深、未按规定放坡或通过不同土层时没有根据土的不同特性分别放成不同的坡度，致使边坡失稳造成坍塌；b)在基坑两侧或距施工便道较近侧堆土方过多．在重力或外力作用下使土体剪切力增加，造成塌方；c)在地下水或地表水作用下，由于排水措施不利，一方面，土层受水的影响而湿化，承载力降低，另一方面，坑壁土体受损被淘空，造成失稳塌方。
　　针对基坑坑壁坍塌的防治措施：a)根据土质类别及其不同的物理学性质确定相对安全的边坡坡度，如无据可查时，可参考《公路桥涵施工技术规范》中给出的明挖地基基坑坑壁坡度执行;b)采用挖掘机挖掘时，根据不同的土质类别，按不同的坡度放出基坑线，并注意在挖方时要边挖边修坡；c)基坑开挖过程中，3m以下深坑往往受地下水影响较大，这时可采用井点降水法，即在基坑周边(基底平面尺寸外围0．5m外)挖出比中央基底低0．3m～0．5m的排水沟，集中排至1～2个集水井中，井深根据水情大小考虑，一般在1m～1．5m左右．并注意及时排水，避免排水不利造成基坑遭水泡;d)尽可能将挖出的基坑土运离坑边，如果受周围条件限制只能堆放在基坑顶面时，弃土堆坡脚至基坑上边缘距离不得少于1．5m，高度不宜超过2m;e)必要时，可采用板桩、支撑护壁、喷射等方法加以护壁。
　　2.1.2基础产生滑移或倾斜
　　基础产生滑移或倾斜的原因有：a)基底承载力不均匀导致基础向承载力薄弱方倾斜;b)基础可能位于半填半挖地基上，填筑部分不密实，导致基础向填筑方倾斜;c)山区施工，基础持力层可能位于岩基倾斜面上。在施工中根据实际情况，采取基底换填材料、砼加固等方式提高地基承载力。也可更改设计，使基础全部位于开挖面上，在施工中尽量避开倾斜岩层基，若不可避免则可采取爆破等手段，将岩基高处炸平或凿成向内倾斜的台阶。为防止上游来水的冲刷，可将基础埋深至岩基以内2m左右，并可采用爆破等方法开凿。
　　2.2桩基础施工分析
　　桩基础钻孔施工一般的施工工序为：测量定位——加固钻机底座——埋设钢护筒——冲击钻机安装就位——冲击成孔——成孔检查——清孔——钢筋笼制作、吊装、就位——二次清孔——灌注混凝土——待砼终凝后拔出钢护筒。
　　混凝土灌注桩施工过程的常见问题表现为：1）孔壁坍塌：泥浆稠度小，护筒埋深不够，松软地层进尺速度太快，孔内泥浆水位高度不够，在地质不好的情况下处理不及时。可在松散砂土钻进时，控制进尺速度，选用高粘度、不分散的优质泥浆，如PHP泥浆；确保护筒埋设已穿过软土、粉沙层；钻进时及时补充孔内泥浆，保证孔内水头相对稳定。2）斜孔：当遇到岩面倾斜、大孤石、探头石或土层软硬不匀时，稍有不注意就会造成斜孔。如有探头石、大孤石，低速将石打碎；当遇到岩面倾斜，采用片石填平后再冲击；遇到土层软硬不匀，致使锤头受力不均时，往孔内填入底标号混凝土，待混凝土凝固到一定强度再用锤低速打进。3）卡锤:钻进速度太快，地质情况不明，岩面倾斜、遇有孤石、溶洞或被坍孔落下的石块卡住等。应严格按操作规程进行钻孔作业。当遇有岩面倾斜或溶洞时，应采取前述有关措施先期进行处理后,再按常规进行钻孔；卡锤后不宜强提，只宜轻提，采用冲、吸等方法将锤周围松动后再提出。4)沉渣过厚:由于泥浆指标不符合要求，含砂率过大；下放钢筋笼时间过长或钢筋笼碰撞孔壁，造成塌方。清孔时严格控制泥浆指标，保证清孔后，孔内泥浆各项指标符合设计要求；尽量缩短下放钢筋笼的时间，但下放时应徐徐下放，不得快速冲下。如钢笼安放完毕后，孔内沉渣仍超出要求，应采用二次清孔方法，直到沉渣符合要求为止。5）灌注混凝土时钢筋笼上浮：鉴于灌注混凝土时，埋管过深；或混凝土供应不上，混凝土已初凝，混凝土抱死钢筋笼。可采取经常上下提动导管，控制埋管深度在2-6ｍ范围内。砼的供应要连续均衡。
　　3扩大基础与桩基础技术调整实例分析
　　3.1工程概况
　　205国道衢州段某桥梁工程，上部结构：9×20米预应力混凝土简支梁桥；下部结构：扩大基础，柱式墩；其中0#台、1#墩、2#墩、3#墩以及9#台位于干旱的河滩上，4#-8#墩位于常年有水的河床中间。
　　3.2扩大基础与桩基础技术调整
　　在扩大基础实际施工中，首先用土包围堰，围内外两层，中间再次填满黄泥捣实，便于阻水；然后在挖好的集水坑放置相当多数量的潜水泵抽水,发生的现象为：喝水明显，流入量大于流出量，抽而不干。经详细分析，本桥桥墩位于干旱的河滩上，部分桥墩位于河床中间，且枯水季节水深也达到1米以上，本桥原设计所有桥墩基础均为扩大基础，缺乏对不同地质及不同水文的调查比对，这样带来了一定程度的施工上的困难，成本上的浪费以及工期上的耽搁。后来河床内的基础设计变更为桩基础，每个桥墩为单排3根桩,桩径120CM，施工方在河床里筑岛钻孔施工,争取了时间，节约了成本，也保证了工程质量，效果显著。
　　采用桩基础施工在本工程施工中显示它的极大优越性。特别对砂砾层及岩溶地区一般深水桩基础的施工，充分体现它的钻进速度快(25m孔深一般9-10天左右即可成孔)，设备简单，重量较轻，移动方便，操作简单，易于掌握，造价低廉的特点。在本工程施工中均为一次性成孔，无钻孔事故的发生，成孔率极高，在灌注水下砼后，桩检合格率为100％。
　　通常浙西一带普遍采用扩大基础形式（虽然亦可采用桩基施工，但不多见），然而此单一形式并不能完全满足施工技术需要，这时候必须考虑改变基础形式来达到更好的效果。水下灌注桩的施工过程是人们无法直接能观察到的，而河床中扩大基础的施工也存在较大困难，它们都需要克服不良的地质结构（本地区发现较多的溶洞、流沙等不良地质情况）与水流的影响，因此，桥梁基础的质量能否达到安全使用要求，需要设计人员认真详细的调查有关资料依照安全、适用等原则进行设计。施工方要预先制定严谨的施工方案，多方面了解现场实际情况，遇到问题及时处理。要多借鉴以往的经验，结合实际情况去进行施工，以杜绝质量隐患,减少经济损失。
　　4结语
　　事实上，限于我国某些城市地质特性（如浙江西部地区），同时适用此两种基础形式，虽然两种形式施工工艺差别明显，但为求得更好的效果，必须详细比较两者施工异同，加强实际调研，以实际地质水文条件来核实设计和施工方案，才能做到事半功倍。因此，加强认识扩大基础和桩基形式施工的异同，对实际工程指导有着非常现实的意义。
　　参考文献：
　　[1]向中富.桥梁施工控制技术[M]．北京：人民交通出版社，2001.
　　[2]杨文渊，徐犇.桥梁施工工程师手册（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2002．
　　[3]苏宏阳,郦锁林.基础工程施工手册[M].北京:中国计划出版社,2002.6.