基礎(chǔ)是橋梁和地基之間的連接體?；A(chǔ)把橋梁豎向體系傳來(lái)的荷載傳給地基。從平面上可見(jiàn)，豎向結(jié)構(gòu)體系將荷載集中于點(diǎn)，或分布成線(xiàn)形，但作為最終支承機(jī)構(gòu)的地基，提供的是一種分布的承載能力。

　　如果地基的承載能力足夠，則基礎(chǔ)的分布方式可與豎向結(jié)構(gòu)的分布方式相同。但有時(shí)由于土或荷載的條件，需要采用滿(mǎn)鋪的伐形基礎(chǔ)。伐形基礎(chǔ)有擴(kuò)大地基接觸面的優(yōu)點(diǎn)，但與獨(dú)立基礎(chǔ)相比，它的造價(jià)通常要高的多，因此只在必要時(shí)才使用。不論哪一種情況，基礎(chǔ)的概念都是把集中荷載分散到地基上，使荷載不超過(guò)地基的長(zhǎng)期承載力。因此，分散的程度與地基的承載能力成反比。

　　如果地基承載力不足，就可以判定為軟弱地基，就必須采取措施對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。在建筑地基的局部范圍內(nèi)有高壓縮性土層時(shí)，應(yīng)按局部軟弱土層考慮?？辈鞎r(shí)，應(yīng)查明軟弱土層的均勻性、組成、分布范圍和土質(zhì)情況，根據(jù)擬采用的地基處理方法提供相應(yīng)參數(shù)。沖填土尚應(yīng)了解排水固結(jié)條件。雜填土應(yīng)查明堆積歷史，明確自重下穩(wěn)定性、濕陷性等基本因素。

　　1.1 樁基施工中護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與樁基混凝土的強(qiáng)度等級(jí)一樣，且護(hù)壁應(yīng)高出地面至少30厘米，另外應(yīng)對(duì)護(hù)壁進(jìn)行仔細(xì)檢查有無(wú)漏水和滲水。

　　1.2 樁基混凝土配合比，應(yīng)在施工前選擇取料場(chǎng)對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè)合格后，分人工挖孔樁和鉆孔樁進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，一般情況下，鉆孔樁水下混凝土的坍落度比人工挖孔樁混凝土坍落度要大，但無(wú)論何種混凝土都應(yīng)滿(mǎn)足施工工藝的具體要求，如混凝土坍落度、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間等，其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。

　　1.3 混凝土灌注前應(yīng)仔細(xì)對(duì)孔底進(jìn)行檢查，檢查孔底有無(wú)積水和沉渣。一般情況下，沉渣較容易清除，但由于地下水位比較高時(shí)，積水就難清盡，鑒于此一般有兩種處理方法：一是地下水量較少時(shí)，可在第一盤(pán)混凝土灌注前使用海綿、毛氈等物品盡量將孔底積水吸干凈，一旦吸干凈就可以立即進(jìn)行混凝土灌注；且第一盤(pán)混凝土的水泥用量應(yīng)適大加大，灌注高度應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，也利混凝土充分振搗；一是地下水量較大采用海綿、毛氈無(wú)法吸干凈時(shí)，可以考慮按鉆孔樁進(jìn)行水下混凝土灌注。

　　1.4 鉆孔樁水下混凝土灌注應(yīng)仔細(xì)對(duì)每盤(pán)混凝土下料量和導(dǎo)管拔管高度進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算。否則極易出現(xiàn)導(dǎo)管拔出混凝土以造成斷樁，另外，應(yīng)將混凝土灌注超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高至少0.8米，也保證將樁頭鑿出浮漿后樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量。

　　1.5 人工挖樁混凝土灌注首先應(yīng)將孔積水，特別是串筒潤(rùn)濕而流下的積水吸干凈，避免孔底混凝土由于積水而使混凝土局部水灰比增大而出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度偏低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成混凝土離析，另外灌注過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土振搗高度，保證混凝土振搗充分避免漏振和過(guò)振，最后隨著樁基混凝土的不斷上升，樁基表面由于混凝土振搗而產(chǎn)生的浮漿不斷增加，這時(shí)應(yīng)用捉桶將表面的浮漿捉出倒掉，特別是接近樁頂更是如此，也避免由于混凝土配合比失真而造成樁頂出現(xiàn)低強(qiáng)度區(qū)。

　　常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法等。

　　2.1 換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮?！?.2 強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土，軟-流塑的粘性土等地基上對(duì)變形控制不嚴(yán)的工程，在設(shè)計(jì)前必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性和處理效果。強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法主要用來(lái)提高土的強(qiáng)度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動(dòng)液化能力和消除土的濕陷性。對(duì)飽和粘性土宜結(jié)合堆載預(yù)壓法和垂直排水法使用。

　　2.3 砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，提高地基的承載力和降低壓縮性，也可用于處理可液化地基。對(duì)飽和粘土地基上變形控制不嚴(yán)的工程也可采用砂石樁置換處理，使砂石樁與軟粘土構(gòu)成復(fù)合地基，加速軟土的排水固結(jié)，提高地基承載力。

　　2.4 振沖法分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱(chēng)為振沖碎石樁法。振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基。對(duì)于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的粘性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。不加填料振沖加密適用于處理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振沖碎石樁主要用來(lái)提高地基承載力，減少地基沉降量，還可用來(lái)提高土坡的抗滑穩(wěn)定性或提高土體的抗剪強(qiáng)度。

　　2.5 水泥土攪拌法分為漿液深層攪拌法（簡(jiǎn)稱(chēng)濕法）和粉體噴攪法（簡(jiǎn)稱(chēng)干法）。水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。不宜用于處理泥炭土、塑性指數(shù)大于25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機(jī)質(zhì)含量較高的地基。若需采用時(shí)必須通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。當(dāng)?shù)鼗奶烊缓啃∮?0%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4時(shí)不宜采用于法。連續(xù)搭接的水泥攪拌樁可作為基坑的止水帷幕，受其攪拌能力的限制，該法在地基承載力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的應(yīng)用有一定難度

　　2.6 高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當(dāng)?shù)鼗泻休^多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機(jī)質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定其適用性。對(duì)地下水流速度過(guò)大、噴射漿液無(wú)法在注漿套管周?chē)痰惹闆r不宜采用。高壓旋噴樁的處理深度較大，除地基加固外，也可作為深基坑或大壩的止水帷幕，目前最大處理深度已超過(guò)30m.

　　2.7 預(yù)壓法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性土地基。按預(yù)壓方法分為堆載預(yù)壓法及真空預(yù)壓法。堆載預(yù)壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預(yù)壓和天然地基堆載預(yù)壓。當(dāng)軟土層厚度小于4m時(shí)，可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理，當(dāng)軟土層厚度超過(guò)4m時(shí)，應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓法處理。對(duì)真空預(yù)壓工程，必須在地基內(nèi)設(shè)置排水豎井。預(yù)壓法主要用來(lái)解決地基的沉降及穩(wěn)定問(wèn)題。

　　2.8 夯實(shí)水泥土樁法適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價(jià)低、施工文明、造價(jià)容易控制，目前在北京、河北等地的舊城區(qū)危改小區(qū)工程中得到不少成功的應(yīng)用。

　　2.9 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性?；A(chǔ)和樁頂之間需設(shè)置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。該法適用于條基、獨(dú)立基礎(chǔ)、箱基、筏基，可用來(lái)提高地基承載力和減少變形。對(duì)可液化地基，可采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型復(fù)合地基，達(dá)到消除地基土的液化和提高承載力的目的。

　　2.10 石灰樁法適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土層時(shí)，可采取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強(qiáng)度。該法不適用于地下水下的砂類(lèi)土。

　　2.11 土擠密樁法和土擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理的深度為5～15m.當(dāng)用來(lái)消除地基土的濕陷性時(shí)，宜采用土擠密樁法；當(dāng)用來(lái)提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)定性時(shí)，宜采用灰土擠密樁法；當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時(shí)，不宜采用這種方法?；彝翑D密樁法和土擠密樁法在消除土的濕陷性和減少滲透性方面效果基本相同，土擠密樁法地基的承載力和水穩(wěn)定性不及灰土擠密樁法。在選擇地基處理方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、橋梁對(duì)地基要求、建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型和基礎(chǔ)型式、周?chē)h(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、施工條件等因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析后擇優(yōu)采用?！〈篌w積混凝土施工的關(guān)鍵問(wèn)題是控制混凝土溫度，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，因此，施工前要制定針對(duì)大體積混凝土施工的技術(shù)方案，即防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的預(yù)案。針對(duì)方形橋墩易于開(kāi)裂的問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)方形橋墩在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)期間可能出現(xiàn)的裂縫原因進(jìn)行列述，并就施工期間水化熱、運(yùn)營(yíng)期間的溫度驟降因素建立有限元模型進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)分析，根據(jù)分析結(jié)果提出相應(yīng)的處理對(duì)策。

　　根據(jù)相關(guān)病害調(diào)查，橋墩裂縫是混凝土橋梁最主要的病害形式之一：橋墩作為橋梁結(jié)構(gòu)中重要的下部構(gòu)件，不僅承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)及汽車(chē)等產(chǎn)生的豎向軸力、水平力和彎矩，有時(shí)還受到風(fēng)力、土壓力、流水壓力以及可能發(fā)生的地震力、冰壓力、船只和漂流物對(duì)墩臺(tái)的撞擊力等荷載的作用。橋墩墩身裂縫直接影響且損害其自身乃至整體橋梁（根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)缺損狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，墩臺(tái)部件權(quán)重約占全橋的50%）的安全性、實(shí)用性、耐久性和美觀。

　　裂縫形成原因歸結(jié)為溫度裂縫，溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)；裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

　　分析橋墩病害的主要表現(xiàn)形式為：混凝土剝落、露筋、砌體風(fēng)化、灰縫脫落、水平裂縫、豎向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、水平位移、傾斜、沉降等。其中，裂縫作為混凝土結(jié)構(gòu)的主要病害之一，其成因復(fù)雜繁多，裂縫劃分無(wú)嚴(yán)格界限，每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素，其余因素對(duì)于裂縫起到繼續(xù)發(fā)展或加劇劣化的作用。常見(jiàn)的墩身裂縫形式包含：橋墩中心線(xiàn)附近的豎向裂縫、橋墩在日照時(shí)間較長(zhǎng)側(cè)的裂縫、橋墩模板對(duì)拉筋孔處的裂縫、橋墩模板分塊接縫處的裂縫、橋墩頂部環(huán)向裂縫以及混凝土表面細(xì)小、不規(guī)則的裂縫。究其開(kāi)裂原因，擬從橋墩的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)使用三方面進(jìn)行分析論述。

　　1.1橋墩設(shè)計(jì)。橋墩在設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)不計(jì)算或漏算、結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符，內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)不夠、設(shè)計(jì)時(shí)考慮的施工可能性與實(shí)際情況出現(xiàn)差異等均會(huì)使橋墩在外荷載直接作用下產(chǎn)生裂縫。

　　1.2橋墩施工。橋墩施工過(guò)程中，水化熱效應(yīng)、施工工藝、材料自身等因素都會(huì)影響橋墩開(kāi)裂。

　　1.2.1水化熱?；炷翝沧⑦^(guò)程中水泥水化放熱，受混凝土自身的不良導(dǎo)熱性和混凝土熱脹冷縮性質(zhì)影響，橋墩內(nèi)部溫度升高體積膨脹而外部溫度相對(duì)較低發(fā)生收縮，內(nèi)外相互作用易導(dǎo)致橋墩混凝土外部產(chǎn)生很大的溫度拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)引發(fā)橋墩豎向開(kāi)裂。該類(lèi)裂縫僅存在于結(jié)構(gòu)表面。

　　1.2.2施工工藝。在橋墩澆注、起模等過(guò)程中，若施工工藝不合理、質(zhì)量低劣，可能產(chǎn)生各種形式的裂縫，裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度都因產(chǎn)生的原因而異：模板的傾斜、變形以及接縫都可能會(huì)使新澆注的混凝土產(chǎn)生裂縫；混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，也會(huì)引發(fā)蜂窩、麻面等缺陷；混凝土的初期養(yǎng)護(hù)時(shí)的急劇干燥也會(huì)引發(fā)混凝土表面的不規(guī)則裂縫；混凝土入模溫度過(guò)高、施工拆模過(guò)早也會(huì)導(dǎo)致墩身開(kāi)裂。

　　1.3橋墩運(yùn)營(yíng)。橋梁在運(yùn)營(yíng)階段，交通量的增長(zhǎng)、超出設(shè)計(jì)荷載的重型車(chē)輛過(guò)橋、鋼筋的銹蝕等都會(huì)影響橋梁墩柱及其它構(gòu)件的裂縫開(kāi)展情況。當(dāng)墩柱受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，則應(yīng)特別注意，往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志。此外，環(huán)境溫度對(duì)橋墩等構(gòu)件的開(kāi)裂影響也不容忽視，引起混凝土橋墩溫度變化的主要因素包括：年、月溫差、日照變化、驟降溫差等，尤其是入冬期間溫度驟降極易造成橋墩等大體積構(gòu)件開(kāi)裂。

　　混凝土不可避免地帶裂縫工作，裂縫的存在和發(fā)展也將一定程度地削弱相應(yīng)部位構(gòu)件的承載力，并進(jìn)一步引發(fā)保護(hù)層剝落、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、持久強(qiáng)度低等，甚或危害橋梁的正常運(yùn)行和縮短其使用壽命。因而，針對(duì)前裂縫在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)階段可能出現(xiàn)的原因，進(jìn)行控制對(duì)策的研究，列述如下。2.1設(shè)計(jì)階段。在計(jì)算模型選取合理、橋墩強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等滿(mǎn)足規(guī)范要求的條件下，可選擇尺寸較小的圓形截面橋墩，以一定程度地減緩減弱其溫度應(yīng)力峰值，從而降低其開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。此外，在橋墩四周加防裂鋼筋網(wǎng)，配筋除滿(mǎn)足承載力及構(gòu)造要求外，應(yīng)結(jié)合水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力增配鋼筋，以提高鋼筋控制裂縫的能力。

　　2.2施工階段。

　　2.2.1水化熱。R.Springenschmid認(rèn)為，混凝土的2/3應(yīng)力來(lái)自于溫度變化，1/3來(lái)自干縮和濕脹。典型的波特蘭水泥會(huì)在開(kāi)始3天內(nèi)放出約50%的水化熱?？梢?jiàn)，水化熱是混凝土早期溫度應(yīng)力的主要來(lái)源，過(guò)快過(guò)高的水化熱是早期開(kāi)裂的主要原因。針對(duì)水化熱效應(yīng)，可采取以下措施以改善并控制開(kāi)裂情況：在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，盡可能采用圓形截面柱、盡可能采用低標(biāo)號(hào)混凝土；采用低水化熱的水泥或摻粉煤灰的水泥或摻緩凝劑，其對(duì)改善混凝土和易性、降低溫升、減小收縮具有較好的效果，也可提高自身抗裂性。此外，對(duì)墩身內(nèi)部布設(shè)冷水管以循環(huán)降溫。

　　2.2.2入模溫度。降低混凝土的入模溫度也是一項(xiàng)降低混凝土溫度應(yīng)力的重要措施。一般的，混凝土從塑形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥誀顟B(tài)時(shí)，澆注溫度越低開(kāi)裂傾向越小。過(guò)高的入模溫度會(huì)加劇了混凝土的早期溫升，使得溫度應(yīng)力更大。

　　2.2.3其它。橋墩的模板應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，可承受新澆混凝土的重力、側(cè)壓力以及施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的各種荷載；混凝土的振搗密實(shí)、均勻，可有效防止收縮裂縫，不可過(guò)搗，否則造成混凝土離析；拆模不應(yīng)太早，混凝土終凝后對(duì)墩柱表面應(yīng)及時(shí)的保濕保溫養(yǎng)護(hù)，使水泥水化作用順利進(jìn)行，以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。主要養(yǎng)護(hù)方法包括：覆蓋養(yǎng)護(hù)、澆水養(yǎng)護(hù)、儲(chǔ)水養(yǎng)護(hù)和薄膜養(yǎng)護(hù)等。

　　2.3運(yùn)營(yíng)階段。運(yùn)營(yíng)階段的抗裂措施應(yīng)主要包含兩方面內(nèi)容：對(duì)潛在開(kāi)裂隱患的控制和既有裂縫的修補(bǔ)控制。對(duì)于前者，若不考慮地震、撞擊等偶然因素的影響，橋梁在運(yùn)營(yíng)期間的裂縫則主要跟環(huán)境變化相關(guān)。根據(jù)前文的溫度驟降影響分析，圓形截面柱的抗裂情況較另2者略?xún)?yōu)，因而，可優(yōu)先選擇圓截面柱作為橋墩的設(shè)計(jì)方案。

　　除此，可在溫度驟降前期或初期，于橋墩表面附加保溫材料或涂抹防護(hù)材料以削減溫度驟降帶來(lái)的影響。對(duì)于后者，雖然對(duì)橋墩混凝土的原材料、配合比及工藝等方面加強(qiáng)預(yù)防措施，但混凝土橋墩的裂縫仍不可避免。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，公路橋墩裂縫縫寬>0.15mm，鐵路橋墩裂縫縫寬>0.2mm以下的局部收縮裂縫，須進(jìn)行處理、修補(bǔ)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)的裂縫，由變形變化所引起的裂縫，其無(wú)承載力危險(xiǎn)，可采用防水型化學(xué)灌漿技術(shù)作一般表面處理。

　　混凝土橋墩工程中，多屬于大體積混凝土工程，較易出現(xiàn)裂縫。只有在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)各階段進(jìn)行科學(xué)、合理的運(yùn)作，可減輕減緩混凝土的裂縫開(kāi)展。根據(jù)前文，相同體積情況下，滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求后，圓截面柱較矩形柱受施工期間水化熱、運(yùn)營(yíng)期間溫度驟降所引起的溫度應(yīng)力小，因而建議橋墩設(shè)計(jì)采用圓截面。