XXXX环球建筑工程实务第09讲

1页桥梁工程一、重点提示：1、基坑施工；2、灌注桩桩基础施工3、吊装方法及适用条件；4、后张法施工。二、内容讲解1B413032掌握桥梁基础施工一、明挖扩大基础施工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。(一)准备工作基坑底部的尺寸较设计平面尺寸每边各增加0.5～1.Om的富余量，以便于支撑、排水与立模板(如果是坑壁垂直的无水基坑坑底，可不必加宽，直接利用坑壁作基础模板亦可)。(二)基坑开挖1．坑壁不加支撑的基坑(2)黏土在半干硬或硬塑状态，基坑顶缘无活荷载，稍松土质基坑深度不超过0．5m，中等密实(锹挖)土质基坑深度不超过1．25m，密实(镐挖)土质基坑深度不超过2．Om时，均可采用垂直坑壁基坑。基坑深度在5m以内，土的湿度正常时，采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁，每梯高度为0.5～1.Om为宜，可作为人工运土出坑的台阶。基坑深度大于5m时，坑壁坡度适当放缓，或加做平台。土的湿度影响坑壁的稳定性时，应采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。当基坑的上层土质适合敞口斜坡坑壁条件，下层土质为密实黏土或岩石时，可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度变换处，应保留有至少0．5m的平台。2页2．坑壁有支撑的基坑(1)当基坑壁坡不易稳定并有地下水，或放坡开挖场地受到限制．或基坑较深、放坡开挖工程数量较大，不符合技术经济要求时，可根据具体情况，采取加固坑壁措施，如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。(2)喷射混凝土护壁。根据经验，一般喷护厚度为5～8cm，一次喷护约需1～2h。一次喷护如达不到设计厚度，应等第一次喷层终凝后再补喷，直至达到要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定，一般不宜超过10m。(三)基坑排水桥梁基础施工中常用的基坑排水方法有；1．集水坑排水法。除严重流沙外，一般情况下均可适用。2．井点排水法。当土质较差有严重流沙现象，地下水位较高，挖基较深，坑壁不易稳定，用普通排水方法难以解决时，可采用井点排水法。3．其他排水法。对于土质渗透性较大、挖掘较深的基坑，可采用板桩法或沉井法。此外，视工程特点、工期及现场条件等，还可采用帷幕法，即将基坑周围土层用硅化法、水泥灌浆法、沥青溜浆法及冻结法等处理成封闭的不透水的帐幕。(四)基底检验和基底处理1．基底检验：主要内容应包括：检查基底平面位置、尺寸大小，基底标高；检查基底土质均匀性，地基稳定性及承载力等：检查基底处理和排水情况；检查施工日志及有关试验资料等等。按以下方法进行：(1)小桥涵的地基，一般采用直观或触探方法，必要时进行土质试验。特殊设计的小桥涵对地基沉陷有严格要求，且土质不良时，宜进行荷载试验。对经加固处理后的特殊地基，一般采用触探或作密实度检验等。3页(2)大、中桥和填土12m以上涵洞的地基，一般由检验人员用直观、触探、挖试坑或钻探(钻深至少4m)试验等方法，确定土质容许承载力是否符合设计要求。2．基底处理对于一般软弱地基土层加固处理方法可归纳为四种类型，即(1)换填土法：将基础下软弱土层全部或部分挖除，换填力学物理性质较好的土；(2)挤密土法：(3)胶结土法：(4)土工聚合物法：(五)基坑施工过程中注意要点5．如用机械开挖基坑，挖至坑底时，应保留不小于30cm厚度的底层，在基础浇筑圬工前用人工挖至基底标高。6．基坑应尽量在少雨季节施工。7．基坑宜用原土及时回填，对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑，则应分层夯实。(七)边坡失稳的预防及处理措施1．基坑开挖之前，应先做好地面排水系统，在基坑顶外缘四周应向外设置排水坡或设置防水梁、并在适当距离设截水沟，且应防止水沟渗水，避免影响坑壁稳定。2．坑顶边缘应有一定的距离作护道，堆载距坑缘不小于0.5m，动载(包括机械及机械通道)距坑缘不小于1.0m，垂直坑壁坑缘边的护道还应适当增宽，堆置弃土的高度不得超过1.5m。6．基坑自开挖起，应抓紧连续不断施工直至基础完成，施工时间绝不可延续太长。8．基坑应尽量安排在少雨季节施工。若基坑开挖边坡不稳出现坍塌时，要认真分析其原因，及时处理。其处理方法主要是增设抗滑桩或木板支护、钢板桩支护、锚桩式支护、锚锭板支护、喷锚支护等；待边坡稳定后，进行清理或继续施工，并尽快完成基础施工。二、桩基础(一)沉人桩1．概述锤击沉桩一般适用于中密砂类土、黏土。由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打人土中，因此一般桩径不能太大(不大于0.6m)，人土深度在40m左右，否则对沉桩设备要求较高。2．施工要点4页(1)沉桩前，应对桩架、桩锤、动力机械等主要设备部件进行检查；(2)沉桩过程中应注意：桩帽与桩周围应有5～lOmm间隙，以便锤击时桩在桩帽内可作微小的自由转动，避免桩身产生超过许可的扭转应力；打桩机的导向杆应予固定，以便施打时稳定桩身；3．锤击沉桩的停锤控制标准(1)设计桩尖标高处为硬塑黏土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，贯人度达到控制贯人度。(2)当贯人度已达到控制贯人度，而桩尖标高未到达设计标高时，应继续锤人0.10m左右(或锤击30～50次)，如无异常变化即可停锤；若桩尖标高比设计标高高得多时，应报有关部门研究确定。(3)设计桩尖标高处为一般黏土或其他松软土层时，应以标高控制，贯人度作为校核。当桩尖已达设计标高，而贯人度仍较大时，应继续锤击，使其接近控制贯人度。(4)从沉桩开始时起，应严格控制桩位及竖桩的竖直度或斜桩的倾斜度。在沉桩过程中，不得采用顶、拉桩头或桩身办法来纠偏，以防桩身开裂并增加桩身附加弯矩。(二)钻孔灌注桩施工1．钻孔灌注桩的特点．2．钻孔灌注桩施工的主要工序(1)埋设护筒：护筒能稳定孔壁、防止坍孔，还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用等。护简要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm)，5页每节长度约2～3m。一般常用钢护筒，在陆上与深水中均能使用，钻孔完成，可取出重复使用。在深水中埋设护筒时，先打人导向架，再用锤击或振动加压沉人护筒。护筒人土深度视土质与流速而定。(2)泥浆制备：钻孔泥浆由水、黏土(膨润土)和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。(3)钻孔：一般采用螺旋钻头或冲击锥等成孔，或用旋转机具辅以高压水冲成孔，常用的方法是：正循环回转法，反循环回转法，潜水电钻法，冲抓锥法，冲击锥法。●正循环回转法：系利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷人钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流人泥浆池循环使用。其特点是钻进与排渣同时连续进行，在适用的土层中钻进速度较快，但需设置泥浆槽、沉淀池等，施工占地较多，且机具设备较复杂。●反循环回转法：与正循环法不同的是泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高，但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路。另外，因泥浆是从上向下流动，孔壁坍塌的可能性较正循环法的大，为此需用较高质量的泥浆。6页(4)孔径检查与清孔：钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量，是钻孔桩成败的关键。为此，除了钻孔过程中严谨操作、密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应采用适当器具对孔深、孔径、孔形等认真检查，符合设计要求后，填写“终孔检查证”。清孔的方法：有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法以及用砂浆置换钻渣清孔法等，应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。其中抽浆法清孔较为彻底，适用于各种钻孔方法的灌注桩。●清孔的质量要求：对支承桩(柱桩、嵌岩桩)，宜用抽浆法清孔，并宜清理至吸泥管出清水为止。灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不得大于50mm。若孔壁易坍塌，必须在泥浆中灌注混凝土时，建议采用砂浆置换钻渣清孔法。对于沉淀土厚度的测量，用冲击、冲抓锤时，沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所到达的孔底平面算起。沉淀土厚度测量方法可在清孔后用取样盒(开口铁盒)吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接量测沉淀在盒内的沉渣厚度。(5)灌注混凝土3．灌注桩质量检验与质量标准每根灌注桩应留取混凝土抗压强度试件不少于2组。同时应以钻取芯样法或超声波法、机械阻抗法、水电效应法等无破损检测法对桩的匀质性进行检测。7页4．钻孔桩水下混凝土的质量要求(1)强度应不低于设计强度。(2)桩身混凝土无断层或夹层，钻孔桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀厚度不大于设计规定。应仔细检查分析所有各桩径的混凝土灌注记录，并用无破损方法检验桩身，认为其中某些桩的质量可疑，则应以地质钻机钻通全桩取芯样，检查该桩有无夹泥、断桩、混凝土质量松软，并做芯样的抗压强度试验。5．施工中易出现的问题及预防和处理方法(1)钢筋笼上浮●原因分析混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快；钢筋笼未采取固定措施。●防治措施当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼被顶托而上浮。当钢筋笼被埋人混凝土中有一定深度时，再提升导管，减少导管埋人深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度浇筑，在通常情况下，可防止钢筋笼上浮。此外，浇筑混凝土前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上，也可防止上浮。(2)断桩●原因分析●预防措施(见教材第430页，430页表述准确)●治理方法(a)当导管堵塞而混凝土尚未初凝时，可吊起导管，再吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击，把堵管的混凝土冲散或迅速提出导管，用高压水冲掉堵管混凝土后，重新放人导管浇筑混凝土。(b)当断桩位置在地下水位以上时，如果桩的直径较大(一般在1m以上)，可抽掉桩孔内泥浆，在钢筋笼的保护下，人下到桩孔中，对先前浇筑的混凝土面进行凿毛处理并清洗钢筋，然后继续浇筑混凝土。(c)当断桩位置在地下水位以下时，可用直径较原桩直径稍小的钻头，在原桩位处钻孔，钻至断桩部位以下适当深度时，重新清孔，并在断桩部位增设一节钢筋笼，笼的下半截埋人新钻的孔中，然后继续浇筑混凝土。(3)桩身混凝土质量差●原因分析(a)浇灌混凝土时未边灌边振捣，使桩身混凝土不密实。(b)浇灌混凝土时或上部放钢筋笼时，孔壁土坍落在混凝土中，造成桩身夹泥。8页(c)混凝土配合比坍落度掌握不严，下料高度过大，混凝土产生离析，造成桩身级配和强度不均匀。●防治措施(a)浇灌混凝土时应边灌边振捣。(b)浇灌混凝土时或上部放钢筋笼时，注意不要碰撞土壁，造成土体坍落。(c)认真控制混凝土的配合比和坍落度，浇灌混凝土时设置串筒下料，防止混凝土产生离析现象，使混凝土强度均匀。