9.1.1.1　桥梁基础的一般形式及其施工的主要方法

公路桥梁由于其结构形式多种多样,所处位置的地形、地质、水文情况千差万别,因此其基础的形式也种类繁多。桥梁常用基础形式有明挖重力式扩大基础、钢筋混凝土条形基础、桩基础、沉井基础、地下连续梁基础、组合式基础等,其中扩大基础、桩基础、组合式基础应用最为广泛。

桥梁基础因其形式和所处环境、地质、水文条件、桥梁结构体系、环保要求及施工条件等因素不同要选用不同的施工方法。旱地土质扩大基础采用明挖法,既可采用人工开挖也可以机械开挖。若为岩石地基,还必须进行适当的爆破施工。水中明挖基础必须设置围堰或临时改河措施。桩基础的成孔有挖孔和钻孔两种方法,挖孔适用于旱地无水或地下水较低的密室土质地层或岩石地层。人工挖孔桩径应大于1.2m,孔深在15m以内,机械挖孔一般适用于土质地层。钻孔按地质条件可选用旋转钻成孔、冲击钻成孔、冲抓钻成孔等多种形式。

9.1.1.2　基础施工前的准备工作

(1)首先要认真阅读施工图纸,领会设计意图,与现场情况进行核对,必要时进行补充调查,对基底高程、基础尺寸、桩位坐标、工程数量进行复核计算。

(2)根据地层、地质、水文情况、结构形式及现场环境状况,制定施工方案,编制施工组织设计,做出单项开工报告,报监理工程师审批。

(3)认真进行施工放样测量,控制基础桩位中心、平面位置和高程,同时放出几个墩台基础,对其相对位置和坐标进行复核,确保准确无误。

(4)准备好基础施工所需的设备、材料、相应配套设施。例如：临时便道要通畅,砂石、水泥、钢材等材料要运至现场,电力供应正常,凡与高程有关的事项均应协调妥善,保障工程开工后顺利实施。

(5)建立工程质量保证体系,确定完善的安全技术措施,保证安全技术交底。

9.1.1.3　旱地基础的基坑开挖

(1)土质地基开挖。基坑开挖前先要准确放样定出基础轴线、边线位置及高程,并用骑马桩将中心位置固定。在墩台或其他建筑物附近开挖基坑时,应采取适当的防护措施。弃土堆置地点不得妨碍开挖基坑及其他作业,不能影响坑壁稳定,同时应满足水土保持和环境保护的有关要求。

基坑大小应满足基础施工的要求,一般基底应比设计平面尺寸各边增宽50～100cm。当基坑深度在5m以内,施工期较短,坑底在地下水位以上,土的湿度正常,土层构造均匀时,坑壁坡度可参考有关资料确定。

基坑深度大于5m时,应将坑壁坡度适当放缓或设置平台。如果土的湿度可能引起坑壁坍塌时,坑壁坡度应缓于该湿度下的天然坡度。

坑顶与动载间至少应留有1m宽的护道。若工程地质和水文地质不良或者动载过大,还要增宽或采取加固措施。

如果放缓开挖场地受限或工程量太大,可按具体情况采用挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁(喷射混凝土护壁、现浇混凝土护壁)、钢板桩围堰、锚杆支护及地下连续墙等防护措施。

基坑开挖可以采用人工开挖,也可以采用挖掘机、推土机、装载机等机械进行开挖。但无论采用哪一种方法施工,基底均应避免超挖。已经超挖或松动部分应予以清除。若施工实践较长,又可能遇到暴雨天气时,应在基坑外设临时截水沟或排水沟,防止雨水流入基坑内,使坑内土质变化。任何土质基坑挖至设计高程后,都不能长时间暴露、扰动或浸泡而削弱其承载能力。一般土质基坑挖至基底高程时,应保留10～20cm厚一层,在基础砌(浇)筑前人工突击挖除,随即进行基础施工。

(2)岩石地基开挖。岩石地基开挖,硬质岩可以垂直向下,一般设计开挖深度为风化层深度。新鲜基岩、微风化或弱风化岩层即可做基础持力层。开挖一般采用人工开挖,必要时可进行松动爆破,但要严格控制爆破深度和用药量,防止过量爆破引起持力层松动破坏。根据岩层的风化程度、倾向、倾角及发育情况,采用适当方法进行坑壁防护。挖出渣石必须运至设计制定地点,不能对施工安全或周围群众生产、生活及周围环境造成危害。

9.1.1.4　水中地基的基坑开挖

1.围堰

桥涵水中基础施工,首先应采用围堰或临时改河措施排除水流影响,同时在开挖过程中要采取措施排除坑外渗水和地下水,施工难度比旱地作业增大,施工成本也增加很多。此处主要介绍围堰施工方法。

围堰有土围堰、土袋围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土围堰、竹(铅丝)笼围堰、套箱围堰等。一般要求围堰高度高出施工期间可能出现的最高水位(包括波浪)50～70cm。围堰外形应考虑河流断面被压缩后流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通航、导流等因素；堰内面积应能满足基础施工的需要。围堰力求防水严密,尽量减少渗漏,以减轻排水工作量。

(1)土石围堰：适用于水深1.5m以内、流速不大于0.5m/s,河床渗水较小的河流。堰顶宽1～2m,堰外边坡为1∶2～1∶3,堰内边坡一般为1∶1～1∶1.5。坡脚与基坑边缘距离根据河床土质及基坑深度而定,但不得小于1m。筑堰宜采用黏性土或砂类土,填出水面后应进行夯实。筑堰前应将河床上的树根、石块、杂物等清除,自上游开始填筑至下游合龙。流速过大有冲刷危险时,在外坡面用草皮、柴排、片石或草袋等加以防护。

(2)草(麻)袋围堰：适用于水深3.0m以内,流速不大于1.5m/s,河床土质渗水较小的情况。堰顶宽一般为1～2m,有黏土心墙时为2～2.5m,堰外边坡1∶0.5～1∶1,堰内边坡1∶0.2～1∶0.5。坡脚至基坑边缘距离及堰底处理方法、填筑方向与土堰相同。堆码在水中的土袋,其上、下层和内、外层应相互错缝,尽量堆码整齐。

(3)钢板桩围堰：适用于沙类土、黏性土、碎石及风化岩石等河床的深水基础。钢板桩的机械性能和尺寸应符合要求。经过整修或焊接后钢板桩应采用同类型钢板进行锁口并通过试验检查,钢板桩的接长应以等强度焊缝接长。当设备许可时,宜在打桩前将2～3块钢板拼为一组,组拼后用夹具夹牢。拔除钢板桩前宜向堰内注水,使堰内外水位相等。拔桩时从下游附近易于拔除的一根或一组钢板桩开始,并尽可能采用振动拔桩法。钢板桩强度大、防水性能好,打入土、砾、卵石层时穿透性能强,适合于水深10～30m的桥位围堰。

(4)钢筋混凝土板桩围堰：适用于砂类土、黏性土、碎石土河床,除用于基坑挡土防水外,还可不拔除作为建筑结构物的一部分。通常板宽50～60cm,厚10～30cm。为使其合龙及企口接缝,插打板桩时,应从上游开始按顺序进行直至下游合龙。

(5)套箱围堰：适用于埋置不深的水中基础,也可以修建桩基承台。无底套箱用木板、钢板或钢丝水泥制成,内部设钢木支撑。下沉套箱之前清除河床表面障碍物,若套箱设置在岩层上时,应整平岩面；如果岩层岩面倾斜,应将套箱底部做成与岩面相同的倾斜度以增加套箱的稳定并减少渗漏。(www.daowen.com)

2.基坑排水

围堰完工后,须将堰内积水排除。在开挖过程中,有可能有渗水出现,必须随挖随排。排水设备的排水能力应大于渗水量的1.5～2.0倍。排水方法有集水坑、集水沟以及井点法排水等。集水坑、集水沟适用于粉细砂土质以外的各种底层基坑,集水沟沟底应低于基坑底面,集水坑深度应大于水泵吸水龙头的高度。井点法排水适用于粉、细砂或地下水水位较高、挖基较深、坑壁不易稳定和普通排水方法难以解决的基坑,应根据涂层的渗透系数、要求降低地下水位的深度及工程特点,选择适宜的井点类型和所需设备。

3.基坑开挖

水中挖基采取围堰、井点降水等抽排水措施后,开挖方法及要求与旱地基坑开挖相同。对于排水挖基有困难或具有水中挖基设备时,可采用下列水中挖基方法。

(1)水力吸泥船：适用于砂类土及砂卵石类土,不受水深限制,其出土效率可随水压、水量的增加而提高。

(2)空气吸泥船：适用于水深5m以上的砂类土或夹有少量碎卵石的基坑,浅水基坑不宜采用；在黏土层使用时,应与射水枪配合使用,以破坏黏土结构；吸泥时应定时向坑内注水,使基坑内水位高于河水位1.0m,以防止流砂或涌砂。

(3)挖掘机水中挖基：适用于各种土质,但开挖时不要破坏基坑边坡的稳定,可采用反向铲挖掘和吊机配抓泥斗挖掘。

9.1.1.5　基底检验与处理

基坑开挖至设计搞成后,按地质情况要采取相应的处理措施。对于一般性能良好的未风化岩石地基应将岩面上的松动石块、淤泥、苔藓等清除后洗净岩面。若岩层倾斜,还应将岩面凿平或凿成台阶；若基底位于风化岩层上,则应按基础尺寸凿除已风化的表面岩层,在砌筑基础圬工的同时基坑底填满,封闭。对于土质岩层要将底面修理平整,于最短时间内砌筑基础,不得暴露或浸水过久。

基底开挖并处理完毕后,应通过基底检验,其主要内容有：①检查基底平面位置、尺寸大小、基底高程；②检查基底地质情况和承载力是否与设计资料相符；③检查基底处理和排水情况是否与规范相符；④检查施工日志及有关试验资料等。基底平面位置和高程允许偏差规定如下：平面周线位置不小于设计要求；基底高程：土质,±50mm,石质,+50mm,-200mm。

9.1.1.6　基础施工

扩大基础的种类有浆砌片石、浆砌块石、片石混凝土、钢筋混凝土等几种。

1.浆砌块(片)石

一般要求在砌块使用前必须浇水湿润,将表面的泥土、水锈清洗干净,砌第一层砌块时,如基层为岩基或混凝土基础,应先将基底表面清洗、湿润,再座浆砌筑。砌筑应分层进行,各层先砌筑外圈定位行列,然后砌筑里层,外圈砌石与里层砌块交错连成一体。各砌层的砌块应安放稳固,砌块间应砂浆饱满,黏结牢固,不得直接黏靠或脱空。

片石砌体宜以2～3层砌块组成一工作层,每层的水平缝应大致找平,各层竖缝应相互错开,不得贯通。外圈定位行列和转角石,应选择形状较为方正及尺寸较大的片石,并长短相间地与里层砌块咬接,砌缝宽度一般不应大于4cm。较大的砌块应放在下层,各块的尖锐突出部分应敲除。竖缝较宽时,在砂浆中塞以小石块填实。

块石砌筑时每层石料高度应大致一样,外圈定位行列和镶面石块,应丁顺相间或二顺一丁排列。砌缝宽度不大于3cm,上下层竖缝错开距离不小于8cm。

2.埋石混凝土和片石混凝土

混凝土中填放片石时应符合以下要求。

(1)埋放石块的数量不宜超过混凝土结构体积的25%；当设计为片石混凝土砌体时,石块可增加为50%～60%。

(2)应选用无裂纹、夹层且未锻炼过的、高度小于15cm、具有抗冻性能的石块。

(3)石块的抗压强度不应小于25MPa及混凝土强度等级。

(4)石块应清洗干净,应在捣实的混凝土中埋入1/2以上；石块应分布均匀,净间距不小于10cm,距结构侧面和顶面净距不小于15cm,对于片石混凝土,石块净距不小于4～6cm,石块不得挨靠钢筋或预埋件。

3.钢筋混凝土基础

旱地浇筑钢筋混凝土基础,应在对基底及基坑验收完后尽快绑扎、放置钢筋；在底部放置混凝土垫块,保证钢筋的混凝土净保护层厚度,同时安放墩柱或台身钢筋的预埋部分,保证定位准确；对全部钢筋进行检查验收,保证其根数、直径、间距、位置满足设计文件和技术规范要求时,即可浇筑混凝土。拌制好的混凝土运至现场后,若高差不大,可直接倒入基坑内；若倾卸高度过大,为防止发生离析,应设置串筒或滑槽。槽内焊上减速钢梳,保证混凝土整体均匀运入基坑,用插入式振捣密实。浇筑应分层进行,但应连续施工,在下层混凝土开始凝结之前,应将上层混凝土灌注捣实完毕。基础全部浇结后,要立即覆盖草袋、麻袋、稻草或砂子,并经洒水养生。养生时间一般普通硅酸盐水泥混凝土为7昼夜以上,矿渣水泥、火山灰水泥或掺用塑化剂的混凝土应为14昼夜以上。水中混凝土基础在基坑排水的情况下施工方法与旱地基础相同,只是在混凝土凝固后即可停止排水,也不需再进行专门的养生工作。