關于大型橋梁深水樁類型及特點的探討

吳貴毅

(貴州省橋梁建設集團有限責任公司)

公路是我國地面交通運輸?shù)膫鹘y(tǒng)方式，很長時間內(nèi)都以公路交通運輸為主，帶動了地區(qū)行車作業(yè)的正常運行。新時期橋梁工程在交通系統(tǒng)改造中得到了普及應用，其充分利用水域之上的空間筑造設施，滿足了新型交通運輸流程的作業(yè)需求。大型橋梁基礎建造階段要考慮基礎工程的加固要求，選定可靠的樁基工程作為支撐體以強化結(jié)構(gòu)性能。但是，由于不同水域基礎層受力不一，選定深水樁作為基礎要考慮其類型特點，科學地選用樁基才能保證最佳效果。

1 大型橋梁應用優(yōu)勢

(1)實用性。橋梁一般由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)造物組成，上部結(jié)構(gòu)主要指橋跨結(jié)構(gòu)和支座系統(tǒng);下部結(jié)構(gòu)包括橋臺、橋墩和基礎。大型橋梁在原有結(jié)構(gòu)基礎上進行了改進，采用更大跨度的組裝配件，增強了橋梁內(nèi)外結(jié)構(gòu)的承載性能。例如，大型橋梁對上下部結(jié)構(gòu)進行擴大處理，增大了橋梁地基承載的面積，有助于整個橋梁性能的持久發(fā)揮。

(2)廣泛性。除了橋梁主要結(jié)構(gòu)部分外，大型橋梁對一些輔助設施也給予了高度重視，尤其是橋頭搭板、錐形護坡、護岸、導流工程等，這些對于橋梁本體功能也有很大的影響。現(xiàn)代橋梁逐漸朝著大型化方向發(fā)展，標志著橋梁建造工程的廣泛性改造，為城市提供了更加完善的交通設施，可根據(jù)不同要求選擇對應類型的橋梁實施改造，如表1。

表1 橋梁分類方法

2 大型橋梁深水樁類型及特點

(1)管柱基礎。是由鋼筋混凝土、預應力混凝土或鋼管柱群和鋼筋混凝土承臺組成的基礎結(jié)構(gòu)。管柱埋入土層一定深度，柱底盡可能落在堅實土層或錨固于巖層中，其頂部的鋼筋混凝土承臺，支托橋墩(臺)及上部結(jié)構(gòu)。管柱基礎利用新型材料結(jié)構(gòu)作為支撐，對大型橋梁構(gòu)造提供了更大的空間面域，維持了橋梁各部分承載力的持久性。從施工角度分析，管柱基礎具有施工便捷、選材簡單等特點，只需控制好混凝土材料質(zhì)量便能達到預定的承載要求。

(2)沉井基礎。以沉井作為基礎結(jié)構(gòu)，將上部荷載傳至地基的一種深基礎。沉井是一個無底無蓋的井筒，一般由刃腳、井壁、隔墻、井孔、凹槽、射水管組和探測管、封底混凝土、頂蓋諸部分組成。這類基礎結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了工程力學中的“傳遞原理”，用建筑構(gòu)造將結(jié)構(gòu)承載力進行相互轉(zhuǎn)移，維持了橋梁承載力的均衡性，避免承載過重導致的受損現(xiàn)象。選用沉井基礎參與施工可以最大限度地傳遞重力承載，增強了大型橋梁的承載力，讓橋梁組建的配套構(gòu)件能夠持久地發(fā)揮功能作用。

(3)鉆孔樁基礎。由于大型橋梁施工機械化進程的加快，鉆孔樁基礎在橋梁工程中的應用越來越普遍，這種結(jié)合鋼筋材料的樁基設施具有更優(yōu)越的承載性能，按照工藝流程執(zhí)行操作便可達到優(yōu)越的承載效果。例如，水域深度較大的施工區(qū)，利用鉆孔樁實施加固處理，可抵抗外界受力產(chǎn)生的異常損耗。

(4)復合基礎。從受力學原理來說，大型橋梁承載基礎可以是單一的，也可以是復合型的，這類橋梁工程在組合形式上具有多變性，為大型橋梁施工提供了不同的選擇。鑒于橋梁深水樁多變性特點，可以根據(jù)現(xiàn)場施工情況選用復合基礎為支撐，促進大型橋梁空間結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化升級，降低了橋梁結(jié)構(gòu)病害的發(fā)生率。例如，一些深水區(qū)域，可利用鉆孔鉆及沉井等雙向結(jié)構(gòu)，筑造出更大面積的承載區(qū)，無論橋梁路面車流量如何變動，均可以起到很好的承載效果。當然，復合基礎必須注重樁基之間的配合性，才能起到更好的加固作用。

(5)群樁基礎。由多根樁組成的樁基礎，這種基礎受豎向荷載后，由于承臺、樁、土的相互作用使其樁側(cè)阻力、樁端阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而與單樁不同。群樁效應的大小受土性、樁距、樁數(shù)、成樁方法等各種因素的影響而變化，這就要求施工單位科學地控制樁基礎構(gòu)造形式。如表2，選用群樁基礎要考慮大型橋梁承載力標準，并且對各項連接摩擦力大小進行測定，重點預測橋梁基礎地基土層的承載力標準，從而對橋梁結(jié)構(gòu)承載進行嚴格控制。

表2 深水樁基承載力參數(shù)

3 基于深水樁特點的施工工序

大型橋梁選用深水樁作為加固基礎之后，施工單位要準確地控制深水樁施工工序，對現(xiàn)場操作提供科學的指導方法，從而維持深水樁型功能的持久發(fā)揮。施工工序是現(xiàn)場作業(yè)人員必須貫徹執(zhí)行的內(nèi)容，不同深水樁工序流程存在著明顯的差異性，這也是深水樁操作階段應當控制的要點。

4 結(jié) 論

大型橋梁是現(xiàn)代交通設施改造的主要趨勢，選用大型橋梁假設于水域面積之上，能夠充分利用空間資源緩解地面交通運行壓力。基于大型橋梁結(jié)構(gòu)固有的特性，選用深水樁對橋梁基礎工程進行加固處理是不可缺少的。考慮到不同深水樁類型對地基結(jié)構(gòu)的指標要求，必須選擇與橋梁設施相配套的樁型實施加固，從而維持橋梁整體構(gòu)造的穩(wěn)定性。

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