袁新利,黄松雄

(湖南路桥建设集团公司)

1 引 言

桥梁结构是通过桥梁基础与地基共同作用来承担桥梁结构的上部荷载。当桥梁结构地基的承载力不足或沉降过大不能满足要求时需要进行地基加固处理。近二十年来,地基加固技术得到了很快的发展,新材料、新工艺、新理论不断出现,应用于工程实践中也取得了很大的成功。但从其原理来说可以分为两大类,一类是提高土体的密度,一类是用其他材料来代替软弱土,或掺和、打入到土体中。

提高土的密度是最古老的一种方法,而有时却是最经济有效的一种加固方法。当压密土体不能达到预期的加固效果时,用其它材料代替软弱土就是必要的手段。如换土垫层法,石灰桩、水泥搅拌桩等。

2 常规地基处理方法

(1)换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载能力,减少桥梁上部结构的不均匀沉降。

(2)水泥搅拌桩。此方法主要适用于处理淤泥,淤泥质土,粉土,砂性土,泥炭土等各种成因的饱和软粘土,含水量较高且地基承载力标准值不超过 120kPa的粘性土地基,其可以最大限度的利用原状土的承载力。水泥搅拌桩可以形成防渗帷幕,并具有施工工期短、无公害、成本低等优点。

(3)振冲碎石桩适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土地基,其桩体与原来的软土组成一个整体,共同承受外部荷载。采用碎石桩加固地基可以提高地基承载力,减小地基沉降。因为碎石桩本身的抗剪强度大于软土的抗剪强度,同时软土与碎石桩合成的勾合体,其抗剪强度增大,从而使地基整体的抗剪性能得到很大的提高。另一方面,由于碎石桩的透水性较好,因此地基的排水性能得到了很大的改善,这为加速软土地基固结,减小桥梁地基工程沉降提供了重要的条件。

(4)砂石桩主要适用于砂土及素填土、杂填土地基,主要领先桩的挤密作用和在施工中的振动作用,使桩周围土的密度增大,从而使地基的承载能力提高,压缩性降低。砂石桩在松散砂土和粉土地基中的作用可以概括为:挤密作用、振密作用、抗液化作用。在粘性土地基中的作用可以概括为置换作用、排水作用。

(5)灰土挤密桩适用于处于地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理地基深度达 15m以上。灰土挤密桩主要适用于消除大厚度黄土地基的自重湿陷性,可以利用成孔侧向挤密,回填重锤夯实,使处理深度大大提高。当地基土的含水量大于 24%,饱和度大于 65%时,不宜采用这种方法。

(6)强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯法加固地基后可以提高地基承载力达 4倍以上,其加固影响深度可达 10m,可以消除地基土的液化与黄土的湿陷性。

3 特殊地基处理技术

3.1 软硬不均地基

对于某些桥梁墩台的扩大基础,基底设计标高处会出现地基土风化不均匀的情况。此时应首先根据现场检查基坑开挖时是否及时进行了基坑截排水,如设排水沟、竖井集水抽排等,否则,应要求现场先完善截排水再结合情况进行处理。一般可以分为三种情况处理。

(1)当墩高小于 20m、跨度不大,相对软弱部份占基底面积较大、风化界面产状陡倾或垂直,软硬部份基岩承载力差别不大时,可按相对较软岩层的容许承载力进行基础加固处理。

(2)当相对软弱部份占基底面积不大且厚度较小时,可以采取在基底设置垫块的办法,将基础置于较好的岩层上。

(3)当墩高较大,相对软弱部份厚度大,风化界面倾斜时,宜考虑将扩大基础改为桩基础或半桩式基础,要求桩端须置于较好的岩层内,以策安全。

3.2 岩溶地基的处理

(1)桩基础。

桩坑开挖至设计桩底标高出现溶蚀空洞时,岩溶发育规模不大,尽量采取钎探等乎段查明岩溶底板埋置深度,若钎探无法查明,又无条件及时进行地质钻探的工点,应单选其中一根孔桩继续下挖,查明空洞发育情况后再进行处理,优先考虑按原位加长基桩穿过溶蚀空洞进入完整基岩,并进行桩基检算,当承载力、位移等不满足要求时(一般情况下按桩顶位移控制计算),应设法原位利用己开挖的孔桩,采取扩大桩径等乎段提高基桩刚度,尽量避免将己开挖的桩孔报废,多次扰动桩侧土体的方案;万不得己时,方可采取扩大桩间距或加桩的措施。

挖孔桩基础桩孔开挖时,在设计桩底标高以上出现溶蚀空洞,导致孔桩难以完整连通,部份桩身失去桩侧土抗力,降低基桩承载能力。施工处理时,一般采取对桩身进行圬工包护,包护最小厚度不得小于1.0m。

(2)扩大基础。

当设计基底标高处基岩溶蚀高差小于 1.0m,溶沟、溶槽宽度1.0～2.0m左右,深3.0～4.0m,产状垂直,对地基的承载力及稳定性影响不大的,则清除溶槽、溶沟内的软弱充填物后,以浆砌片石或 C20片石混凝土进行填塞处理。

设计基底标高处溶蚀裂隙宽度在 1.5～2.0rn,贯通性好,产状垂直且发育深度大,难以完全清除充填物进行换填处理,但裂隙两侧基岩完整者,则用 C20片石混凝土换填 2.0～3.0m深,然后在基础底部设置钢筋网或平铺钢轨跨过裂隙,必要时设置钢筋混凝土地基梁跨过。

3.3 基坑涌砂的处理

基坑涌砂,一般采取喷射混凝土护壁的方法。首先应控制基坑每个循环的开挖深度不超过 1.0m,以0.4～0.6m较合适,先挖中间部份起到集水作用,逐渐往四周扩挖,然后在涌沙的坑壁附近由外向单打入木桩,以草袋或片石填塞,再喷射 10～20cm混凝土封闭,必要时于喷层后压注水泥、水玻璃浆液止水。

4 特大型桥梁基础

4.1 一般偏位

一般偏位在下沉初期入泥深度较小时进行纠正,入泥深度越小纠正就越容易、纠正的速度也越快。纠正方法如下。

(1)收紧偏位反方向的下拉缆和水平拉缆或边缆;

(2)通过在偏位侧的吸泥,使沉井在缆索拉力的作用下,逐步向正确方向移动,直至偏差完全纠正。

4.2 严重偏位

钢沉井着床后,由于定位偏差太大,如果靠纠偏措施很难保证其准确回复到设计位置。发生这种偏位时,一般采取将钢沉井重新浮起后,重新精确定位着床。在钢沉井下沉着床过程中,应严格控制注水量,使沉井稳步下沉,以便及时进行纠偏,防止严重偏位的情况发生。

4.3 沉井扭转

沉井在着床时的扭转往往是因为锚碇系统拉缆张拉力不均衡、斜向水流力的作用等原因造成。

沉井的整个着床全过程,必须由测量进行动态监控,一旦出现沉井扭转,应立即停止注水,并进行详细观测,确认沉井实际扭转方向及角度。

4.4 沉井倾斜

沉井在着床时,如果加载不均衡、锚碇系统拉缆张拉力不均衡、河床不平整时,很容易发生倾斜。

沉井倾斜度不大时,可以通过对沉井刃脚局部吸泥进行纠正。纠正困难时,还可利用沉井下拉缆进行辅助纠正。倾斜度较大时,应立即浮起,调整沉井姿态后重新下沉着床。

5 结 语

桥梁的地基处理是一个十分复杂的体系,要根据具体的地质条件合理的选择处理方法,在处理过程中还需要综合考虑桥梁对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件因素。

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