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1、桥梁基础及墩台身 施工技术 马彦启 目 录 n一、简述 n二、桥梁基础施工技术 n三、桥梁墩身施工技术 一、简述 n桥梁很早以前主要是用来跨河、跨沟，古代 桥梁多以拱桥的形式出现，基础形式几乎是 扩大基础的天下，桥墩为刚性重力式墩台。 n随着混凝土的应用，逐渐出现了梁板式桥， 近代桥梁以跨河、山谷为主，基础形式由扩 大基础发展为沉井基础、钻孔桩基础，沉井 基础在深水桥墩中广泛应用，如我国近代的 钱塘江1桥、南京长江大桥等。 n我国80、90年代，铁路工程改造和新建铁路桥 梁建设时期，扩大基础、沉井基础和钻孔桩基 础三种形式并存，90年代高速公路的建设发展 开始，公路桥梁大量使用了钻孔桩基础，大
2、大 提高了基础的承载能力，墩身的结构形式也逐 步由原来的刚性大体积墩身，发展到现在的轻 型柱式桥墩。 n近期大量新型材料的应用和造桥技术、设备的 不断更新，现代化的桥梁逐步向大跨高墩发展 ，钻孔桩基础发展迅速并广泛应用，沉井基础 作为扩大基础的一种延伸形式逐步被深水桩基 础取代。目前跨海大桥基本都采用了深水桩基 础的类型。 杭州拱宸桥创建于明崇祯四年（公元1631年）。中孔净跨15.8m，两边孔 各为11.9m。拱券石厚30cm，为拱跨的1/52.7和1/39.7。中墩厚约1m，合大孔的 1/15.8。 钱塘江大桥，位于浙江省杭州市西湖之南，六和塔附 近的钱塘江上。茅以升为总设计师。桥长145
3、3米，分 引桥和正桥。正桥16孔，15座桥墩。是我国自行设计 、建造的第一座双层铁路、公路两用桥，横贯钱塘南 北，是连接沪杭甬铁路、浙赣铁路的交通要道。大桥 于1934年8月8日开始动工兴建，1937年9月26日建成， 历时三年零一个月时间。沉井基础。 杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它 北起浙江省嘉兴市海盐郑家埭，南至宁波市慈溪水路湾。它 是沈海高速公路的一部分，全长36公里，是世界第三长的跨 海大桥。 二、桥梁基础工程 1、桥梁一般讲由上部结构、下部结构和附属构造物组成。 上部指主要承重结构和桥面系； 下部结构包括桥台、桥墩和基础； 附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸
4、、导流工程等。 2、基础的分类： 基础形式分为：扩大基础、桩基础和沉井基础。 3、各类基础的适用条件： 扩大基础适应于地质较好的条件，造价低施工方便。 沉井基础适应于深水基础，由于施工技术复杂造价高，现在基本 被桩基础取代。 桩基础：适应各类复杂地址，施工方便。 桩基础按受力形式分为：端承桩、摩擦桩。 按施工方法分为：钻孔桩、挖孔桩（不适应摩擦桩） n4、扩大基础 扩大基础又叫明挖基础 其施工工艺流程如右图。 4.1、基坑开挖 （1）扩大基础首先要进行基坑 开挖，基坑开挖有无支撑开挖 和有支撑开挖两种方式。 （2）无支撑开挖有垂直坑壁开挖 、放坡开挖方式。基坑开挖一 般采用放坡开挖，当基坑顶部
5、 无活载，半干硬或硬塑状等直 立性好的粘土，基坑深部小于 2米的基坑，可采用垂直坑壁 开挖。 n4.2.明挖扩大基础施工要点 n基础的定位放样,应在完成线路的精密复测后，在精 测成果的基础上进行墩台基础放样工作，应注意桥梁 中心线与线路中心线的关系。 n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、并在适当距离设置截水 沟，且应防止水沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影 响坑壁稳定性。 n基坑一般采用放坡开挖，当坑内无水、开挖后坑壁 处于稳定状态的基坑壁不于支撑；当基坑开挖后坑壁 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、放坡开挖工程量较大，不符合技术经济
6、要 求时，可根据具体情况，采取必要的加固坑壁措施， 如挡板支撑、喷混凝土护壁及锚杆支护等。 n基坑自开挖起，应抓紧连续不断地施工直至 基础完成，施工时间绝不可拖延太长；如用机 械开挖基坑，挖至坑底时，应保留30cm厚度 的底层，在基础浇筑圬工前，用人工挖至基底 标高。 n 坑顶边缘应有一定的距离作护道，堆载距 基坑缘0.5m。动载（包括机械及通道）距基 坑缘1.0m，垂直坑壁坑缘边的护道还应适当 增宽，堆置弃土高度不得超过1.5m。 n基坑排水方法由地质条件确定：当基坑内无 流沙地层时、一般采用集水坑排水法；当基坑 内有流沙地层时，宜采用井点排水法。 n基底检验一般采用直观、触探、挖试坑或钻
7、探（钻深至少4m）等试验方法进行，对经加固 处理后的特殊地基，采用触探或作密实度方法 检验。 n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，即：换填土法，挤密 土法，胶结土法，土工聚会法。具体处理 方法应由设计、监理、施工三方共同现场商定 ，并办理变更设计。 n基础结构施工：对放坡开挖的基坑，采用组 合钢模板立模作为基础模板；对坑壁垂直无水 的基坑，可直接利用坑壁作基础模板；混凝土 采取拌和站集中拌制，混凝土运输车运输，泵 送混凝土入模，分层连续浇筑成型。 n基坑应尽量在少雨季节施工 5、沉井基础 n5.1沉井修筑方法 n（1）就地浇筑沉井法 n用于旱地沉井基础，施工时先对场地整
8、平夯实，铺垫砂 垫层和垫木，就地预制沉井管节，逐节预制逐节下沉。 n（2）筑岛沉井法 n当水深在34米以内，流速较小时，可采用筑岛法。筑 岛材料应采用砂类土、砾石较小卵石等，不得使用粘性 土填筑。四周留有护道，宽度一般大于2米，岛顶面标 高应高出水面0.5米。 n（3）浮云沉井法 n当水流较深时，围堰筑岛施工困难，可用浮云沉井法。 沉井在岸边修筑后，利用滑道或其他办法下水浮运到墩 位。浮运沉井有钢筋混凝土沉井、钢丝网水泥沉井和钢 壳沉井等几种。 5.2沉井施工顺序 5.3沉井下沉的方法 n沉井下沉的方法分为：排水挖土下沉法和不排水挖土下 沉法。 n当沉井内有大量涌水或大量翻砂，土质结构不稳定，
9、不 可能排水或排水需要较多设备和时间时，则采用不排水 挖土法。 n沉井下沉主要是通过从井孔内挖土，清除刃脚正面阻力 及沉井内壁摩阻力后，依靠自身重量下沉，井内不排水 挖土的方法是：抓土、吸泥、射水、冲击锤、水下爆破 等。 n沉井下沉过程中，随时做好测量和记录，及时纠正下沉 过程中的纠偏工作。 n沉井基础可以理解为扩大基础的一种发展形势，是历史 发展的产物，在20世纪早期深水基础中广泛应用，随着 桥梁的发展，对基础的受力要求越来越高，钻孔桩基础 的逐步取代了沉井基础，沉井逐步演变为一种辅助的措 施。 n桩基础主要分为打入桩、钻孔桩和挖孔桩三种方 式 n钻孔桩施工设备主要有： n冲击钻（适应任何地
10、层），回旋钻（适应土和软 石），旋挖钻（适应土质地层，速度较快）。 n挖孔桩适用于无水、石质较好地层的端承桩，有 点造价低速度快可遍地开花。 n钻孔桩施工需要围堰或作业平台，一般基础采用 土石围堰，深水基础采用单壁钢围堰、双壁钢围 岩或钻桩平台。 n打入桩多用于房建工程。 6、钻孔桩施工 n6.1 桩基础施工工艺流程 n6.2、施工方法及施工要点 n6.2.1、测量放样及埋设桩位（施工步骤） n、复核全桥的桩位坐标，确认设计图纸提供的 桩位数据。 n、排桩护桩放样与护桩埋设： n由专职测量人员采用全站仪或GPS对桩位采用坐 标法进行实地放样。沿桥宽方向一次放出整排护 桩桩位，沿桥长方向放出两排
11、护桩桩位（如图1） 当进行下一排桩基施工时可利用上一排排桩护桩 。排桩护桩为木桩，桩顶钉钉，高度80cm，埋入 地下45cm，并用砂浆或素混凝土保护。 n单桩护桩放样与护桩埋设：沿桩中心呈“十”字 型引出四个桩位点用来控制桩位，作为单桩护桩 单桩护桩采用木桩（），桩顶钉钉 ，高度80cm，埋入地下45cm，并用砂浆或素混 凝土保护。 n检测： n自检：现场技术员用几何尺寸方法复核桩 位，每天对桩位护桩复核一次，若护桩被 破坏或发生位移及时通知测量人员进行复 测。 n监理检测： n桩位放样完成，经现场技术人员检查无误 后及时报请监理工程师复核，监理工程师 用全站仪采用坐标法对桩位进行符合，无 误
12、后进行护筒埋设工作。 n6.2.2、护筒的制作与埋设 n、护筒制作 n护筒采用钢质护筒，4m以内的护筒，采用厚不小于 5mm后的钢板制作，顶部、中部和底部加焊5mm厚 15cm高加强圈；长度大于4m的钢护筒，采用厚不小于 6mm厚钢板制作，顶部、中部和底部分别加焊6mm厚 15cm高加强圈，护筒钢板接头焊接密实、饱满，不得 漏浆。制作时，钢护筒的内径比桩径大200 -400mm。 n、护筒埋设 n钢护筒埋置高出施工地面0.3m。 n护筒埋设： n、埋设护筒采用挖坑法，由吊车安放。 n测量队对要埋设护筒的桩位进行放样，现场技术人员复核，旋挖 钻机钻头中心对准桩位中心挖孔扩孔，所挖孔直径为护筒直径
13、加 40cm，挖孔深度为护筒长度。 n、在孔内回填3050cm粘土，并用旋挖钻钻头夯击密实。 n、利用护桩拉线绳定出桩位中心，再用线锤将桩位中心点引至孔 底。 n、用吊车吊放护筒至空内，用线绳连接护筒顶部，吊垂线，用吊 车挪动护筒，使护筒中心基本与桩位中心重合，其偏差不大于3cm 。 n、护筒位置确定后，吊垂线，用钢卷尺量测护筒顶部、中部、底 部距离垂线的距离，检查护筒的竖直度。护筒斜度不大于1。 n、符合要求后在护筒周围对称填土，对称夯实。 n、四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度。 n、测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需挖的深度。 n6.2.3、钻机就位及钻孔 n、确定钻
14、机位置，在钻机位置四周洒白灰线标记。 n、标记位置，定位。将旋挖钻机开至白灰线标记位置，不再 挪动。 n、连接护桩、拉十字线调整钻头中心对准桩位中心。通过钻 机自身的仪器设备调整好钻杆、桅杆的竖直度并锁定。 n、开始钻孔作业，钻进时应先慢后快，开始每次进尺为40- 50cm，确认地下是否不利地层，进尺5米后如钻进正常，可适 当加大进尺，每次控制在70-90cm。 n、成孔、成孔检查：成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、 孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查，检测前准备好检测工具， 测绳、检孔器等。检孔器应按如下要求制作： n检孔器的外径D为钢筋笼直径加10cm，长度为6D（D为孔径， 检孔器的加工执行
15、钢筋加工及安装作业指导书）。 n标定测绳，测绳采用钢丝测绳，20米以内测锤重2Kg，20米以 上测锤重3Kg。 n测量护筒顶标高，根据桩顶设计标高计算孔深。以护筒 顶面为基准 n面，用测绳测量孔深并记录，测量时测量五处（中心一 处，四周对应护桩各测量一处）孔深按最小测量值，当 最小测量值小于设计孔深时继续钻进。现场技术人员应 严格控制孔深，不得用超钻代替钻渣沉淀。 n用检孔器检测孔径和孔的竖直度，检孔器对中后在孔内 靠自重下沉，不借助其他外力顺利下至孔底，不停顿， 证明钻孔符合规范及设计要求，如不能顺利下至孔底时 ，用钻机进行扩孔处理。 n 检测标准：孔深、孔径不小于设计规定；钻孔倾斜度 误差
16、不大于1；沉渣厚度符合设计规定： n对于直径1.5m的桩，300mm； n对于直径1.5m的桩或桩长40m或土质较差的桩， 500mm。 n桩位误差不大于50mm。 n6.2.4泥浆的制备及循环净化 n一般多采用优质泥浆。其各项指标为：相对密度： 1.031.1；粘度（s）：1822；含砂率（）： 2；PH值：810；胶体率（）：98；失水率（ ml/30min）：1420。 n根据桩基的分布位置设多个制浆池、储浆池及沉淀 池，并用循环槽连接。出浆循环槽底纵坡不大于 1.0%，使沉淀池流速不大于10cm/s以便于碴土沉淀 。 n采用泥浆搅拌机制浆。泥浆造浆材料选用优质粘土 ，必要时再掺入适量外加剂（如：CMC羧基纤维素 或Na2CO3纯碱等），保证泥浆自始至终达到性能稳 定、沉淀极少、护壁效果好、成孔质量高的要求。试 验室负责泥浆配比试验及现场指导。 n钻孔弃碴（废泥浆）放置到指定地方，不得任意堆 弃在施工场地内或直接向水塘、江、河、湖、海
