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1、桥梁工程及施工技术,第一部分桥梁的基本组成及分类,桥梁的组成,通常来讲，桥梁由上部结构、下部结构、基础和附属结构四部分组成。下图表示一座公路桥梁的全貌。从图中可见桥梁的基本组成部分及各部位名称。,（1）上部结构 是指桥梁结构中直接承受车辆和其它荷载，并跨越各种障碍物的结构部分。它直接承担使用荷载。一般包括桥面构造、桥梁跨越部分的承载结构和桥梁支座。（2）下部结构 桥梁的桥墩和桥台统称为下部结构。它是支承桥跨结构并将恒载和车辆活载等荷载传递至基础的建筑物。通常把设在桥梁两端的称为桥台，它除了上述作用外，还与路堤衔接，以抵御路堤土压力，防止路堤填土的滑坡和坍落。,（3）基础 设置在墩台下部、将全部
2、荷载传递至地基的结构部分称为基础。基础是确保桥梁安全使用的关键。由于基础往往深埋于土层之中，并且很多情况下需要进行水下施工，故也是桥梁建筑中比较困难的一部分。（4）附属结构 设在桥梁主体结构以外，保证桥梁正常、安全使用的建筑物称为附属结构，主要包括锥形护坡、护岸及导流工程等。,桥梁组成示意图,桥梁分类,表1-2 桥梁涵洞按工程规模分类,图1.2.3 梁式桥,1.梁桥,桥梁结构体系分类,2.拱桥,图1.2.4 拱桥,（a）三铰拱（b）两铰拱（c）无铰拱,按受力分类：,分类,按桥面位置分类：,（a）上承式（b）下承式（c）中承式,按拱上建筑型式分类：,（a）空腹式（b）实腹式,图1.2.5 悬索桥
3、,3.悬索桥,主要由索（cable)、塔（pylon）、锚碇(anchorage)、加劲梁(stiffening girder)等组成。,中国浙江西堠门大桥(1650m),日本明石海峡大桥(1991m),4.组合体系,组合体系桥,A）组成:主要由梁与立柱或墩柱刚性连接的桥梁。,1、刚构桥（frame bridges）,B）受力特点:竖向荷载作用下，主梁与立柱的连接处会产生负弯矩：主梁、立柱受弯矩和轴力；柱底约束处既有竖直反力也有水平反力。,A）组成：拱式组合体系桥将梁和拱两种基本结构组合，共同承受桥面荷载和水平推力，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用。,2、梁拱组合体系组合,利用梁的
4、受拉来部分抵消拱在竖向荷载作用下产生的水平推力。使结构不受较大的水平推力，对地基要求较低。,C）梁拱组合体系分类,按有无推力分：无推力的组合体系拱,有推力的组合体系拱,B）梁拱组合体系受力特点,按拱和梁的刚度关系分：刚性系杆柔性拱 柔性系杆刚性拱,B）斜拉桥受力特点,A）斜拉桥组成,3、斜拉桥（cabled-stayed bridges）,主要由梁、塔、和斜索组成的组合体系桥梁。,结构受力时斜拉索承受拉力、主梁承受轴力和弯矩、桥塔承受轴力和弯矩，通过三类构件的共同受力来承担外荷载。主梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索受拉力为主。斜拉桥是一种典型的组合体系结构，也是造型最丰富的桥型，其跨越能力仅次
5、于悬索桥。,3.根据桥梁的用途分类（1）公路桥；（2）铁路桥；（3）公铁两用桥；（4）人行桥；（5）运水桥（渡槽）；（6）农用桥；（7）管道桥。4.根据桥面在桥跨结构中的位置分类（1）上承式桥；（2）中承式桥；（3）下承式桥。,5.按施工方法 1）整体施工桥梁上部结构一次浇筑而成 2）节段施工桥梁上部结构分节段组拼而成,整体施工梁桥,节段施工桥梁,节段施工桥梁,第二部分 桥梁施工方法及选择,桥梁工程中，通常采用的基础形式有扩大基础、桩基础、沉井基础等。,一、桥梁基础工程施工方法,1、扩大基础 又称明挖扩大基础或浅基础。其主要特点是：由于能在现场用眼睛确认支承地基的情况下进行施工，因而其施工质量
6、可靠；施工时的噪声、振动较小，对地下水污染轻，对邻近建筑基础危害较小；与其他类型的基础相比，施工所需的操作空间较小；,在多数情况下，比其他类型的基础相比，造价 省、工期短；易受冻胀和冲刷产生的恶劣影响。扩大基础的施工顺序是：开挖基坑，对基底进行处理(当地基承载力不满足要求时需对地基进行加固)，砌筑圬工或立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土。其中，开挖基坑是基础施工中的一项主要工作，而且在开挖过程中，必须解决好支挡与排水的问题。,扩大基础施工的难易程度与地下水处理的难易有关。当地下水位高于基础的底面高程时，施工时应采取排水措施，如打钢板桩或考虑采用集水坑用水泵集中排水、深井排水及井点法等，使地下水位降至开
7、挖面以下。还可采用化学灌浆法及围幕法进行止水或排水。但扩大基础的各种施工方法都有各自特有的制约条件，因此在选择时应特别注意。,2、桩基础 桩是深入土层的柱形构件，其作用是将来自桩顶的荷载传递到土体中的较深处。根据不同情况，桩可以有不同的分类方法。按成桩方法对桩进行分为：沉入桩 灌注桩,（1）沉入桩,沉入桩是将预制桩用锤击打或振动法沉入地层至设计要求的高程。预制桩包括钢筋混凝土桩和钢桩等，一般有如下特点：由于桩是在预制场制作，故桩身质量易于控制；沉入时的施工工序简单，工效高，能保证质量；易于在水上施工；多数情况下施工噪声和振动大，污染环境；沉入长桩时受运输和起吊设备限制，且存在现场接桩，接头工艺
8、复杂；穿越较坚硬的土层时需要较多的辅助施工措施。,（2）灌注桩 灌注桩是在现场采用钻孔机械(或人工)将地层钻挖成设计孔径和深度的孔后，将预制成一定形状的钢筋骨架吊入孔内，然后往孔内灌入流动的混凝土而形成的桩基。,（2）灌注桩 灌注桩的特点是：与沉入桩的锤击法和振动法相比，施工噪声和振动要小得多；能修建比预制直径大得多的桩；与地基的土质无关，在各种地基上均可使用；施工时应特别注意钻孔时的孔壁坍塌、桩尖处地基的流沙及孔底沉淀等情况的处理；因混凝土是在水中浇注的，故混凝土质量较难控制。,3、沉井基础 沉井基础是一种断面和刚度均比桩基础大得多的筒状结构，施工时在现场开挖井内土方，使之沉落到预定支承的地
9、基上。在岸滩或浅水中建造沉井时，可采用“筑岛法”施工；在深水中修建，则可采用浮式沉井，将沉井基础浮运到预定位置，再进行下沉施工。按材料、形状和用途不同，可将沉井分成许多类型，但沉井基础有如下共同的特点：,沉井基础的适宜下沉深度一般为1040m；与其他形式的基础相比，沉井基础的抗水平推力作用的能力、竖向支承力均较大；由于沉井基础的刚度大，故其变位较小。沉井基础的施工难点在于沉井的下沉。沉井的下沉主要是通过从井孔内挖除土，清除刃脚正面阻力及沉井内壁摩阻力后，依靠其自重下沉。沉井下沉的方法可分为排水开挖下沉和不排水开挖下沉，但其基本施工方法应为不排水开挖下沉，只有在稳定的土层中，而且渗水量不大时，才
10、采用排水开挖法下沉。另外还有压重、高压射水、炮振(必要时)、降低井内水位减小浮力、采用泥浆润滑套或空气幕等一些沉井下沉的辅助施工方法。,二承台,位于旱地、浅水河中采用土石筑岛法施工桩基的桥梁，其承台的施工方法与扩大基础的施工方法相类似，可采用明挖基坑、简易板桩围堰后开挖基坑等方法进行施工。对深水中的承台，可供选择的方法有：钢板桩围堰钢管桩围堰、双壁钢围堰及套箱围堰等。不论何种围堰，其目的都是为了止水，以实现承台在无水环境中施工。钢板桩围堰和钢管桩围堰实际上是一种形式的围堰，只不过所用材料不同而已。双壁钢围堰通常是将桩基和承台的施工一并考虑，即先在围堰顶设置钻孔平台，待桩基施工结束后拆除平台，再
11、在围堰内进行承台的施工；套箱围堰多采用钢材制作，分有底和无底两种类型，根据受力情况不同又可设计成单壁或双壁套箱。,三、墩(台)身,墩(台)身的施工方法根据其结构形式的不同而不同。对结构形式较简单，高度又不大的中、小桥的墩(台)身，通常采用传统的方法，一次砌筑或立模(一次或多次)现浇施工，但对高度较高的墩台及斜拉桥、悬索桥的索塔，则有较多的施工方法可供选择。而施工方法的多样化主要反映在模板结构形式的不同上。近年来，滑升模板、爬升模板和翻升模板等在高墩及索塔上应用较多，其共同的特点是：将墩身分成若干个节段，从下至上逐段进行施工。,采用滑升模板(简称滑模)施工，对结构物外形尺寸的控制较准确，施工进度
12、平稳、安全，机械化程度高，但因多采用液压装置实现滑升，故成本较高，所需的机械设备种类也较多；爬升模板(简称爬模)一般要在模板外侧设置爬升架，因此这种模板相对而言需耗用较多的材料，体积也较庞大，但不需设另外的提升设备；翻升模板(简称翻模)结构较简单，施工也较方便，不过需要设专门用于提升的起吊设备。高墩的施工，应根据现场的实际情况，进行综合比较后来选择适宜的施工方案。中、小桥，当设计为石砌墩(台)身时，施工工艺虽然简单，但必须严格控制砌石工程质量。,四、桥梁上部结构施工方法,桥梁上部结构的形式是多种多样的，其施工方法的种类也较多，但除一些比较特殊的施工方法外，大致可分为预制安装和现浇两大类。上部结
13、构的施工方法分类见下图所示。,1.预制安装法 预制安装可分为预制梁安装和预制节段式块件拼装两种类型。前者主要指装配式的简支梁桥：如空心板、T形梁、工字形梁及小跨径箱梁等的安装，尔后进行横向联结或施工桥面板而使之成为桥梁整体；后者则将梁体(一般为箱梁）沿桥轴线分段预制成节段式块件，运至现场进行拼装，其拼装方法一般多采用悬臂法。连续梁、T构、刚构和斜拉桥都可以应用这种方法进行施工。下面简要介绍几种常用的预制安装施工方法的特点及 适用场合。,1）自行式吊车吊装法 这种吊装法多采用汽车吊、履带吊和轮胎吊等机械，有单吊和双吊之分。此法一般适用于跨径在30m以内的简支梁桥的安装作业。在现场应有足够安置吊车
14、的场地，同时要保证运梁道路的畅通，吊车的选用应充分考虑梁体的重量和作业半径后方可决定。2）跨墩龙门安装法 在墩台两侧沿桥向设置轨道，在其上安置跨墩的龙门吊，将梁体在起吊状态下运至架设地点，然后安装在预定位置。此法一般可将梁的预制场地安排在桥头引道上，以缩短运梁距离。其优点是：施工作业简单、迅速，可快速施工，容易保证施工安全。但要求架设的地形应平坦，且桥墩不能太高。因设备的费用较大，架设安装的孔数不能太少。,3）架桥机安装法 这是预制梁典型的安装方法。在孔跨内设置安装导梁，以此作为支承体来架设梁体，这种作为支承梁的安装梁结构称为架桥机。目前架桥机的种类甚多，按形式的不同可分为单导梁、双导梁、斜拉
15、式和悬吊式等。悬臂拼装和逐跨拼装的节段式桥梁也经常采用专用的架桥机进行施工。其特点是：不受架设孔跨桥墩高度的影响，也不受桥下地形条件的影响；架设速度快，作业安全度高；对于孔数较多的桥梁更具有优越性。4）浮吊架设法 这种方法一般适用于河口、海上长大桥梁的安装，包括整孔架设和节段式块件的悬臂拼装。采用此法工期较短，但梁体的补强，大型吊具、架设用的卡具等设备均较大型化，浮吊所需费用较高，且易受气象、海象和地理条件等影响。梁体安装就位时浮力的减小会引起浮吊和船舶的移动，伴随而来的是梁体的摇动，因此应充分考虑其倾覆问题。,5）浮运整孔架设法 是将梁体用船舶运至架设地点后进行安装的方法，可采用两种方式：一
16、种方式是用两套卷扬机(或液压千斤顶装置)组合提升吊装就位，另一种方式是利用船舶的吃水落差将整孔梁体安装就位。6）逐孔拼装法 逐孔拼装法一般适用于节段式预应力混凝土连续梁的施工。在施工的孔跨内搭设落地式支架或采用悬吊式支架，将节段预制块件按顺序吊放在支架上，然后在预留孔道内穿入预应力钢筋，对梁施加预应力使其成为整体，这种方法形象地称为“穿糖葫芦”,7）悬臂拼装法 悬臂拼装法多用于预应力混凝土梁体的施工，其他类型的桥梁也可选用。这是一种将梁体分节段预制，墩顶附近的块件用其他架设机械安装或现浇，然后以桥墩为对称点，将预制块件沿桥跨方向对称起吊、安装就位后，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合龙的施工
17、方法。悬臂拼装法施工速度快，预制块件质量易控制，但预制场地较大，且拼装精度要求高。这种施工方法可不用或少用支架，施工时不影响通航或桥下交通，宜在跨深水、山谷或海上进行施工，并适用于变截面预应力混凝土梁桥。,2.现浇法 1）固定支架法 这是在桥跨间设置支架、安装模板、绑扎钢筋、现场浇筑混凝土的施工方法。特别适用于旱地上的钢筋混凝土和预应力混凝土中小跨径桥梁的施工。支架按其结构的不同分为满布式、柱式、梁式、梁柱式等几种，所用材料有门式支架、扣件式支架、贝雷桁片、万能杆件及各种型钢组合构件等。固定支架的施工特点是：梁的整体性好，施工平稳、可靠，不需大型起重设备；施工中无体系转换的问题；需要大量施工支
18、架，并需要有较大的施工场地。,2）逐孔现浇法 逐孔现浇法分在支架上逐孔现浇和移动模架逐孔现浇，目前较多采用后者。移动模架逐孔现浇施工方法自20世纪50年代末开始使用以来，得到了较广泛的应用，特别是多跨长桥如高架桥、海湾桥，使用十分方便，施工快速、安全，机械化程度高，减小劳动强度，少占场地，不会受桥下条件影响。但因模板拼装与拆卸均较复杂，所以一般适用于跨径2050m的预应力混凝土连续梁桥施工，且桥长在500m以上。,3）悬臂浇筑法 这种方法最常用的是采用挂篮悬臂浇筑施工，在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力筋，移动挂篮继续施工，使悬臂不断接长，直至合龙。挂篮的构造形
19、式很多，通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台等组成。挂篮的功能是：支承梁段模板，调整位置，吊运材料机具，浇筑混凝土，拆模和张拉预应力钢筋等工作。悬臂浇筑法施工不需在跨间设置支架，使用少量机具设备便可以很方便地跨越深谷和河流，适用于大跨径连续梁桥的施工。同时根据施工受力特点，悬臂施工一般宜在变截面梁中使用。,4）顶推法 顶推施工是在桥台的后方设置施工场地，分节段浇筑梁体，并用纵向预应力钢筋将浇筑节段与已完成的梁体连成整体，在梁体前端安装长度为顶推跨径0.7倍左右的钢导梁，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前方推出施工场地，重复这些工序即可完成全部梁体的施工。顶推法的施工特点是：由于
20、作业场所限定在一定范围内，可设置顶棚，不受天气影响，能全天候施工。连续梁的顶推跨径以3050m最为经济，若跨径大于此值，则需要有临时墩等辅助手段。逐段顶推施工宜在等截面预应力混凝土连续梁中使用，也可在结合梁和斜拉桥的主梁中使用。,3.转体施工法 转体施工法多用于拱桥的施工，也可用于斜拉桥和刚构桥的施工。这种施工法是在岸边立支架(或利用地形)预制半跨桥梁的上部结构，然后借助上下转轴偏心值产生的分力使两岸半跨桥梁上部结构向桥跨转动，用风缆控制其转速，最后就位合龙。该法适用于峡谷、水流湍急、通航河道和跨线桥等特殊地形的桥梁，具有工艺简单、操作安全、所用设备少、施工速度快等特点。,五、桥梁施工方法的选
21、择原则,施工方法的分类乃是一种权宜的办法，在实际施工中不太可能仅采用分类中某一种施工方法，多数情况下是将几种方法组合起来应用。另外，桥梁的施工方法很多，本书不可能将所有的施工方法全部包罗，即使是同一种方法应用中也有不同情况，所需的机具、劳力、施工的步骤和施工期限等也不一样，因此，在选择桥梁施工方法时应根据桥梁的设计要求、施工现场环境、人员设备、施工经验等因素综合考虑，选择最佳的施工方法。选择桥梁施工方法时应考虑的主要因素有以下几点：桥梁的结构形式和规模；桥位处的地形、自然条件和社会环境；施工机械和施工管理的制约；以往的施工经验；安全性和经济性等。,六、桥梁施工组织设计,施工组织设计是指导桥梁施
22、工的基本技术经济文件，也是对施工实行科学管理的重要手段和依据。1.以工程项目、单项工程或单位工程为对象编制 将整个工程项目分解为各单项工程各单项工程分解为单位工程 单位工程分解为各分部工程 分部工程分解为各分项工程进一步分解为各道工序。2.编制施工组织设计的目的，就是在保证工程质量的前提下，尽可能地缩短工程工期、降低工程成本、尽早发挥工程项目的经济效益。,1.施工组织设计的编制原则,首先必须体现施工过程的规律性；其次要体现组织管理的科学性、技术的先进性。具体有以下原则：充分利用时间和空间；人尽其力、物尽其用；工艺与设备配套的优选；最佳技术经济决策；专业化分工与紧密协作相结合；供应与消耗的协调。
23、,2.施工组织设计的任务,确定开工前必须完成的各项准备工作；选择经济合理的施工方案 包括施工顺序、施工方法和施工机械、尽可能的流水施工作业、合理安排施工力量（劳力、机械、技术管理人员、技工等）；编制切实可行、逻辑关系严密的工程进度计划，确定施工速度；编制资源（包括劳力、材料、机具设备、资金等）需要量计划；制订采购、运输计划，以便及时供应物资，确保施工现场的物资消耗；,合理布置施工现场总平面图，充分利用空间；切实安排好冬、雨季施工项目，保证全年不间断施工；提出切实可行、技术先进、经济合理的施工技术措施、组织措施、安全措施和质量保证措施；合理组织包括基本生产、附属生产及辅助生产在内的全部施工活动等
24、。,3.施工组织设计的编制依据,有关法律法规、标准、规程和规范；上级有关部门的指示；计划和设计文件，包括已批准的计划任务书、初步设计、技术设计和施工图设计；自然条件资料，包括地形资料、工程地质资料、水文地质资料、气象资料等；建设地区的技术经济资料，包括地方工业、交通运输、资源、供水、供电、当地施工企业情况等；施工单位可能配备给该项目的人力、机械设备，当地施工企业的施工力量、技术状况和施工经验等；有关的合同规定。,第三部分桥梁施工技术,一、明挖基础施工技术 明挖基础常称大开口基础。按河床中有水、无水，又可分为有水开挖基础和无水开挖基础两种。明挖基础的主要工程量在于基坑的开挖，尤其是在有水河床中开
25、挖基础，其工作尤为艰巨。（一）基坑开挖 1.一般规定和施工要求(1)基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的拦水(土埂、围堰)和排水(沟道)设施。(2)基坑顶面有动荷载时，坑顶边与动荷载间应有不小于1m宽的护道，如荷载过大时宜设宽护道。如工程地质不良，应采取加固措施。,(3)为减轻基坑坡壁顶面静荷载，沿基坑顶面四周至少在1m范围内不得堆置土方、物料。(4)基坑底部工作面：地下水位低于基坑底面高程的工作面(下左图)。一般土质采用集水坑明排水时的工作面(下右图)。砌筑砖石时：B=2540cm；混凝土及钢筋混凝土时：B=70cmB=3050cm;,（5）基坑壁坡不易稳定并有地下水影响，或放坡开挖场地受到限
26、制，或放坡开挖工程量大、不符合技术经济要求时，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、钢筋混凝土板桩围堰、锚杆支护及地下连续墙等。2.无水基坑开挖方法 一般小桥、湿基础，工程量不大的无水基坑，可用人力施工法；大、中桥基础工程，基坑深、平面尺寸大，挖方量也相应增加，可用挖掘机械或半机械施工，以降低劳动强度和提高工作效率。无水基坑开挖方法见下表。,3.挖基注意要点与水中挖基 1）挖基注意要点 根据施工期限、设备条件、工地环境及地质情况，基坑可以使用机械或人工开挖，但不论采取何种方法施工，基底均应避免超挖，已经超挖或松动部分，应将松动部分予
27、以清除。任何土质基坑，挖至高程后不得长时间暴露、扰动或浸泡，而削弱其承载能力。一般土质基坑，挖于接近基底高程时，应保留1020cm一层(俗称最后一锹土)在基础施工前以人工突击挖除，并迅速检验，随即进行基础施工。弃土堆置应按指定地点堆放，不得妨碍基坑挖掘或影响其他作业，基坑上口附近不应堆土，以免影响边坡稳定。,2）水中挖基 排水挖基有困难或有水中挖基的设备时，可采用水中挖基法。(1)水力吸泥机：适用于砂类土及砾卵石类土，不受水深限制，其出土效率可随水压、水量的增加而提高。(2)空气吸泥机：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，随与射水混合进行。(3
28、)挖掘机水中挖基：适用于各种土质，但开挖时须注意不能破坏基坑边坡的稳定。,4.基坑支撑 当地下水位高于基底高程，土壤的渗透性较大，坑壁土质不稳定，或基坑开挖受场地限制时，可采取支撑措施。常用的支撑方式及适用条件可查阅有关技术手册。,（二）围堰与排水,1.围堰 围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)5070cm。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。应满足基础施工的需要(包括坑内集水沟、排水井、工作余裕空间等所必需的工作面)。应满足堰身强度和稳定(防止滑动、倾覆)的要求。围堰修筑要求防水严密，尽量减少渗漏，以减轻排水工作，为此，须注意
29、堰身修筑质量。除工程本身需要外，一般情况下宜充分利用枯水期施工，如在洪水、高潮时期，应做好周密保护。,2.基坑排水 1）明排水法 明排水法是指从基坑内直接排除(用泵汲抽除与人工降低地下水位两类)，并持续至基础工程完成进行回填土后才停止。排水设备的总排水量一般可按渗水量的1.5倍估算，渗水量变化较大时，宜用多台小排水量的水泵，以利施工过程随时调节。为防止地面水流入基坑，一般在坑口四周筑截水土堰(可利用弃土作土埂)，并将抽出水引开。在坑内基础范围外设排水沟和集水井，每隔2040m设一个，井的直径或边宽一般为6080cm，深度可为80l00cm(潜水泵抽汲时，必须保证在水中抽汲，故不宜太浅)。见下图
30、。,2）井点排水法 当土质为粉、细砂土和地下水位较高，而挖深较大时，易发生流砂现象；当基坑有大量地下水涌出时，易导致坑臂滑坍或引起附近建筑物下沉；施工场地狭窄，放大边坡有困难；泥水混杂，排水时夹砂带泥随水排出降低坑底地基强度等，都不适合采用明排水法，可采用井点排水法，井点排水适用于渗透系数为0.5150md的土壤；降水深度一般可达39m，最大可达20m以上。各种井点法的选用可视土层渗透系数、降低水位深度和工程特点而定，,（三）基底检验与处理,1.一般基底检验内容 基底挖至设计高程时，须及时进行检验，以免暴露时间过长，对基底不利；检验符合要求时，方可砌筑基础或其他工序；检查基底地质情况是否与设计
31、文件相符合；检查基坑开挖高程、尺寸是否满足设计规定要求；基坑中线位置、形状是否与设计文件相符；基坑尺寸、形状、位置、基底高程、中线位置如有变化，须查明设计变更依据文件；对基坑的排水及地下水处理，必须确保基坑圬工的质量；对土质基底须检查有否超挖回填、扰动原状土的情况；,对石质基底应检查岩层风化程度，对倾斜的基底还需检查台阶开挖情况；在永冻基底，应检查防融温层的敷设是否良好；对土质基底有疑问时，应作土壤分析或其他试验进行核实，以便确定是否进行基底加固等处理。2.基底检验 1）小桥和涵洞基底的检验(1)一般经过直观或触探器确定土质与设计要求符合时，即可签认进行浇砌基础。(2)经过直观或触探对土质有疑
32、问时，应取土样做土的物理力学性能试验，如颗粒分析、天然密度、天然含水量、天然孔隙比、液限、塑限、密度、可塑性、压缩性和抗剪强度等试验，以鉴定土的容许承载力，或钻探24m以上，检查下卧层土质。,(3)特殊设计的小桥涵对地基沉降有严格要求，当属于下列不良土质情况时，宜进行载荷试验。风化颇重的岩层；松散砂类土的相对密实度D0.33；黏质土的天然孔隙比超过下列限度时；黏土质砂eo0.7，低液限黏土e01，高液限黏土e01；含有大量有机物的吹填土或砂土、黏土；含有大块杂质(尤其是多量碎砖瓦等)的填筑土。(4)对经过加固处理的地基，应根据不同加固方法的质量要求采用相应的检验方法，但包括量测加固范围、桩位偏
33、差和桩体垂直度偏差，用环刀法取样或灌砂法测定压实度或干密度，用静力触探或动力触探检验加固处理后的效果。,2）大、中桥和填土在12m以上涵洞基底的检验 一般由检验人员用直观、触探、挖试坑或钻探(钻探至少4m以上)试验等方法确定土质容许承载力，确认符合设计要求后，即可进行基础施工。在地质特别复杂，或在设计文件中有特殊要求必须做载荷试验时，才做载荷试验。必要时还应做土工试验，以与载菏试验核对。在特殊地基上已经加固处理，又经触探、密实度检验后，尚有疑问时，则应再做载荷试验。确认符合设计要求后，才能进行基础圬工的施工。3）检验注意事项 地基经检验后，需要作大的加固处理时，应由施工单位邀请建设单位及设计单
34、位共同研究确定。加固处理完毕，应再检验合格后，方可进行基础施工。,桥涵地基检验，除了平面、尺寸和地基变形观测外，检验方法主要有静力触探、动力触、探、标准贯入试验，土压力、孔隙水压力及土位移测试，载荷试验、旁(横)压试验，排水固结法加固的地基有时还需要做十字板剪切试验。无论何种测试方法，都有一定的局限性，故宜采用多种方法进行综合评价。现场测试要辅以取样做室内土工试验，如设计文件已规定有检验项目和检验方法的，按设计规定办理。为了有较好的可比性，加固前后两次的测试项目应力求对应，甚至最好由同一组织用同一仪器按同一标准进行。,3.基底处理 根据基底不同地质情况，分别处理。1）岩层：应先将岩面清洁，再筑
35、基础。在风化的岩层基底上建筑基础时，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将基坑填满、封闭；岩层倾斜时，应将岩层面凿平或凿成台阶，使承重面与重力线垂直；砌筑前，岩层表面用水冲洗干净。2）碎石类或砂类土层：修平整基底后在基底上筑一层1525cm厚的碎石或片石，砌筑前铺一层2cm厚的水泥砂浆，然后在其上砌筑基础；并保持新砌筑的基础圬工不受水浸。,3）黏土层：铲平基底(不得用回填土)，必要时，于基底上加铺一层1015em厚的夯填碎石，碎石面不得高出基底设计高程；当基底土的含水量较大，出现松软“弹簧”现象，不得夯填，须另作加固处理；基坑处理后，应在最短期间砌筑基础，避免暴露过久。4）软
36、土层：可根据软土层的厚度和力学性质及施工条件，采用换填土、砂砾垫层、袋装砂井、塑料排水板、土工织物（土工布）、生石灰桩、真空预压或粉体喷射搅拌等处理方法。5）湿陷性黄土：基底必须有防水措施。根据土质条件，使用重锤夯实、换填、挤密桩等措施，进行加固，改善土层性质；基础回填不得使用砂、砾石等透水土壤，应用原土加夯封闭。,二、钻（挖）孔灌注桩基础施工,采用不同的成孔方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计高程后，将钢筋骨架(笼)吊入井孔内，灌注混凝土形成的基础称为灌注混凝土桩基础。主要介绍钻(挖)孔灌注桩施工，分成孔和灌注水下混凝土两大步骤。（一）钻孔方法和机具设备 1.钻孔方法分类(1)冲击法：用
37、冲击钻机或卷扬机带动冲锥，借助锥头自重下落产生的冲击力，反复冲击破碎土石或把土石挤入孔壁中，用泥浆浮起钻渣，借助机械排出而形成钻孔。,(2)冲抓法：用冲抓锥依靠自重产生的冲击力，切入(破碎)土层，叶瓣抓出土形成钻孔。(3)旋转法：用人力或机械通过钻杆带动锥(钻头)旋转切削土层，用泥浆浮起钻渣，借助机械排出而形成钻孔。2.常用的钻孔方法和适用条件 机动推钻：适用于黏质土，砂土，碎石颗粒径小于10cm、含量少于30的碎石土，孔径60160cm。回转钻机：适用于黏质土，砂土，砾卵石粒径小于2cm、含量少于20的碎石土，软岩，孔径80250cm。潜水钻机：适用于淤泥，黏质土，砂土，砾卵石粒径小于10c
38、m、含量少于20的碎石土，孔径60-150cm。冲(击)抓锥：适用于各类土层，孔径60200cm。,（二）、施工工艺流程 钻孔灌注桩施工工艺流程见下图所示。,1.钻孔准备工作 1）钻孔场地准备 场地为旱地时，应清除杂物，换除软土，整平夯实。场地为陡坡时，可用枕木、型钢等搭设工作平台。场地为浅水时，宜采用筑岛施工，筑岛面积应根据钻孔、设备大小等要求确定。场地为深水或淤泥层较厚时，可搭设工作平台，平台须牢固稳定，能承受工作时所有静、动荷载，并考虑施工机械能安全进出。如水流平稳，水位升降缓慢，全部工序可在船舶或浮箱上进行，但须锚碇稳固，桩位准确。如流速较大，但河床可以整理平顺时，可采用钢板或钢丝网水
39、泥薄壁浮运沉井，就位后灌水下沉至河床，然后在其顶部搭设工作平台，在其底部安设护筒；浮运沉井的要求可参照有关浮式沉井要求处理；在某些情况下，可在钢板桩围堰内搭设钻孔平台。,2）钻孔护筒（1）护筒一般由钢板卷制而成，钢板厚度视孔径大小采用48mm，护筒内径宜比设计桩径大100 mm，其上部宜开设12 个溢流孔。（2）护筒埋置深度一般情况下，在黏性土中不宜小于1m；砂土中不宜小于1.5m；其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深；护筒顶面宜高出地面300mm。（3）旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法，护筒底部和四周回填黏性土并分层夯实；水域护筒设置应严格注意平面位置、竖向倾斜，
40、护筒沉入可采用压重、振动、锤击并辅以护筒内取土的方法。,（4）护筒埋设完毕后，护筒中心竖直线应与桩中心重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1。（5）护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压、不漏水。应根据地下水位涨落影响，适当调整护筒的高度和深度，必要时应打入不透水层。,2023/2/28,96,埋设护筒,3）护壁泥浆的调制和使用 泥浆有维护孔壁不致坍塌的作用。在正循环钻进中还起着悬浮钻渣，并挈带钻渣流出的作用。在成孔过程中，泥浆越稠效果越好。但泥浆太稠对排渣和灌注水下混凝土不利，对桩的承载力也有影响。（1）护壁泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定比例配制而成
41、，可通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。（2）泥浆的配置应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、循环方式等确定。,泥浆一般可采用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm的黏粒含量大于50的黏土制浆。制浆时，应将黏土加水浸透，然后以搅拌机或人工拌制。冲击钻进时，可在钻孔内直接投放黏土，以钻锥冲击制成泥浆。调制的泥浆应根据钻孔方法和地层情况采用不同性能指标。当缺少上述性能的黏性土时，可用性能略差的黏性土，并掺入30的塑性指数大于25 的黏性土。当采用性能较差的黏性土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3（俗称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。
42、掺入量与原泥浆性能有关，宜经过试验决定。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.10.4。,2.钻孔 1）一般要求 钻孔前，应根据工程地质资料和设计资料，使用适当的钻机种类、型号，并配备适用的钻头，调配合适的泥浆。钻机就位前，应调整好施工机械，对钻孔各项准备工作进行检查。钻机就位时，应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合，其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳固，并采取措施固定，保证在钻进过程中不产生位移和摇晃，否则应及时处理。,钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时应随时纠正。应经常注意土层变化，在土
43、层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入土层后，方可加速钻进。在钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。,2）潜水钻机成孔 潜水钻机适用于小直径桩、较软弱土层，在卵石、砾石及硬质岩层中成孔困难，成孔时应注意控制钻进速度，采用减压钻进，并在钻头上设置不小于3 倍直径长度的导向装置，保证成孔的垂直度，并根据土层变化调整泥浆的相对密度和黏度。,2023/2/28,102,3）回转钻机成孔 回转钻机适用于各种直径、各种土层的钻孔桩，成孔时应注意控制钻进速度，采用减压钻进，保证成孔
44、的垂直度，根据土层变化调整泥浆的相对密度和黏度。在黏土、砂性土中成孔时宜采用疏齿钻头，翼板的角度根据土层的软硬在30o60o之间，刀头的数量根据土层的软硬布置，注意要互相错开，以保护刀架。在卵石及砾石层中成孔时，宜选用平底楔齿滚刀钻头；在较硬岩石中成孔时，宜选用平底球齿滚刀钻头。,桩深在30m 以内的桩可采用正循环成孔，深度在3050m 的桩宜采用砂石泵反循环成孔，深度在50m 以上的桩宜采用气举反循环成孔。对于土层倾斜角度较大，孔深大于50m 的桩，在钻头、钻杆上应增加导向装置，保证成孔垂直度。在淤泥、砂性土中钻进时宜适当增加泥浆的相对密度；在卵石、砾石中钻进时应加大泥浆的相对密度，提高携渣
45、能力；在密实的黏土中钻进时可采用清水钻进。在卵石、砾石及岩层中成孔时，应增加钻具的重量即增加配重。,4）冲击钻机成孔 开孔时应低锤密击，表土为淤泥、细砂等软弱土层时，可加黏土块夹小石片反复冲击造壁；在护筒刃脚以下2m 以内成孔时，采用小冲程1.0m 左右，提高泥浆相对密度，软弱层可加黏土块夹小石片；在砂性土、砂层中成孔时，采用中冲程23m，泥浆相对密度1.21.4，可向孔中投入黏土；,在密实的黏土层中成孔时，采用小冲程12m，泵入清水和稀泥浆，防粘钻可投入碎石、砖；在砂卵石层中成孔时，采用中高冲程24m，泥浆相对密度1.21.3，可向孔中投入黏土；软弱土层或塌孔回填重钻时，采用小冲程1m 左右
46、、加黏土块夹小石片反复冲击，泥浆相对密度1.31.5；遇到孤石时，可采用预爆或高低冲程交替冲击，将孤石击碎挤入孔壁。,5）冲抓锥成孔 冲抓锥成孔与冲击钻成孔方法基本相同，只是起落冲抓锥高度随土质而不同，对一般松软散土层为1.01.5m；对坚实的砂卵石层为23m。,6）钻进过程中的注意事项：钻进时应时刻注意钻具和钻头连接的牢固性、钢丝绳的磨损等如有异常应及时处理。大直径桩孔成孔可分级成孔，一般情况下第一级成孔直径为设计桩径的0.60.8 倍。在钻进过程中出现钻杆跳动、机架晃动、钻不进尺等异常情况，应立即停车检查，排除故障；如钻杆或钻头不符合要求时，应及时更换，试钻达到正常后，方可施钻。钻孔完毕，
47、应及时将混凝土浇筑完毕，或及时盖好孔口，并防止在盖板上过车、行人；钻进过程中应及时清理虚土，提钻时应事先把孔口积土清理干净。钻进成孔过程中应时刻注意土层变化，调整泥浆性能、采用合理的进尺方法，确保不塌孔、不缩颈。,3.清孔 1）抽浆清孔法：空气吸泥机清孔，或离心吸泥泵清孔。此法清孔较彻底适用于各种方法钻孔的柱桩和摩擦桩，一般用反循环钻机、空气吸泥机、水力吸泥机或离心吸泥泵等进行。2）换浆清孔法：适用于正循环钻孔法的摩擦桩于钻孔完成后，提升钻锥距孔底1020cm，继续循环，以相对密度较低(1.11.2)的泥浆压入，把钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出。,3）掏渣清孔法：用抽渣筒，或冲抓钻清
48、掏孔底粗钻渣，仅适用于机动推钻、冲抓、冲击钻孔的各类土层摩擦桩的初步清孔，掏渣前可先投入水泥12袋，再以钻锥冲出数次，使孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物，然后用掏渣工具掏渣。当要求清孔质量较高时，可使用高压水管插入孔底射水，使泥浆相对密度逐渐降低。4）喷射清孔法：只宜配合其他清孔法使用，是在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或射风数分钟，使剩余少量沉淀物飘浮后立即灌注水下混凝土。,5）注意事项 不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔；清孔分两次进行，钻孔深度达到设计要求，对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查，符合要求后进行第一次清孔；钢筋骨架、导管安放完毕，混凝土浇筑之前，
49、应进行第二次清孔。第一次清孔根据设计要求，施工机械采用换浆、抽浆、掏渣等方法进行，第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行。,第二次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求，一般应满足下列要求；沉渣厚度摩擦桩300mm，端承桩50mm，摩擦端承或端承摩擦桩100 mm。柱桩应 以抽浆法清孔，清孔后，将取样盒(开口铁盒)吊至孔底，待灌注水下混凝土前取出，检查沉淀在盒内的渣土，渣土厚度应符合规定的要求。不得用加深孔底深度的方法代替清孔。,6）质量检验与质量标准 在终孔和清孔后，应使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、竖直(斜)度、泥浆相对密度、孔底沉淀厚
50、度等进行检验。孔的中心位置：群桩的不大于10cm、单排桩的不大于5cm。孔径：不小于设计桩径。倾斜度：直桩的要小于1100、斜桩的要小于设计斜度的25。孔深：摩擦桩不小于设计规定，柱桩比设计深度超深不小于5 cm。清孔后泥浆指标：相对密度为1.0512，黏度为1720s，含砂率小于4。,4.钢筋骨架制作、安放 钢筋骨架的制作应符合设计与规范要求。长桩骨架宜分段制作，分段长度应根据吊装条件和总长度计算确定，应确保钢筋骨）在移动、起吊时不变形，相邻两段钢筋骨架的接头需按有关规范要求错开。应在钢筋骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，可采用与桩身混凝土等强度的混凝土垫块或用钢筋焊在竖向主筋上，其间距竖向
