专业工程管理与实务(市政公用工程)(一级建造师)精讲班第5讲讲义
1K412010  城市桥梁基坑施工

一、内容提要
1、城市桥梁基坑施工
2、城市桥梁基础施工
二、重点、难点
1、明挖基坑施工技术
2、各类围堰施工技术
3、桩基施工方法与设备选择
4、钻孔灌注桩施工技术
5、沉入桩施工技术
1K412010  城市桥梁基坑施工
1K412011  掌握明挖基坑施工技术
本条目重点介绍了桥梁基坑工程中明挖基坑施工的基本要求,扼要的介绍了在施工中技术质量的控制要点。
一、明挖基坑施工的一般规定
1.基坑顶面应设置防止地面水流人基坑的设施。基坑顶有动荷载时,基坑顶边与动荷载间应留有不小于1m宽护道,如动荷载过大宜增宽护道。工程地质和水文地质不良的基坑边坡(壁)还应采取加固措施。
2.基坑坑壁坡度不易稳定且有地下水影响时,或放坡开挖场地受到限制,应根据设计要求进行支护。设计无要求时,施工单位应结合实际情况进行适宜的支护。
二、不进行支护加固明挖基坑坑壁的施工要求
1,基坑尺寸应满足施工要求,包括满足坑底排水作业和支设基础模板所需尺寸的要求。
2.基坑坑壁坡度应按地质条件、基坑深度、施工方法以及坡顶荷载等情况确定。
3。如土的湿度有可能使坑壁不稳而引起坍塌时,坑壁放坡的坡度应缓于该湿度下的天然坡度。砂类土的天然坡度大致等于计算的内摩擦角,黏性土在天然含水量范围内的天然坡度与内摩擦角、黏聚力、孔隙比、塑限含水量、体积质量等因素有关。
4.当基坑有地下水时,地下水位以上部分可以放坡开挖,地下水位以下部分若土质易坍塌或坑底以上水位较深时,应加固后开挖。
三、基坑开挖
1.基坑开挖前应编制施工方案,主要内容有:基坑施工平面布置图及开挖断面图;基坑开挖的施工方法;采用支护时,支撑的型式、结构、支拆方法及安全措施等。
2.基坑土方应随挖随运。当采用机械挖、运联合作业时,宜将适用于回填的土分类堆放备用。放坡开挖的基坑,必须观测边坡安全稳定性,当边坡土体出现裂缝、沉降失稳时必须应停止开挖,并及时进行加固、削坡等处理,维护边坡安全稳定。基坑处在软土地基上、地下水位高、承压水水压高、易发生流砂、管涌等情况时,必须确保排、降水系统有效工作。如发现涌水、涌砂现象必须立即停止开挖,查明原因进行妥善处理后方能继续开挖。
3.基坑开挖至接近设计高程发现土质与设计(勘测)资料不符或其他异常情况时,应由施工单位会同设计单位、监理单位、建设单位共同研究处理措施。地基土质不得扰动,也不得超挖。当局部扰动或超挖时,应用原土回填压实,其压实度不得低于原地基天然密度,并做好施工记录。当地基含水量较大时,可回填卵石、碎石或级配砾石。岩土地基局部超挖时,应将基底碎渣全部清除,填筑低强度混凝土或碎石。
4.基坑挖至设计高程后,应及时组织验收。基坑验收后应予保护,防止坑底扰动,并及时进行下一工序的施工。对有防汛、防漏水、防飓风、防潮汐要求的基坑,必须有确保基坑安全的应急措施。
四、基坑支护桩及支撑的施工要求
1.支护桩及支撑应具有足够的强度、刚度和稳定性。
2.支撑材料的型号、尺寸、支撑点的布设位置、各类桩的Ai深度及锚杆的长度和直径等应经设计计算确定。
3.支护结构应依据相应的侧壁安全等级及重要性系数进行设计。
4.支护结构不得妨碍基坑开挖及构筑物的施工,安装和拆除方便、安全、可靠。
5.支护结构出现险情,如基坑周边构筑物出现严重开裂、倾斜、沉降时,必须认真分析原因,采取加固措施。确认无法加固时,立即疏散人员。
6.支护结构变形过大,明显倾斜时,应在坑底与坑壁间增设斜撑、角撑等。
7.当边坡土体裂缝具有加速趋势,必须立即采取反压坡脚,减载削坡等方法,保持土体稳定。然后再进行全面加固。
8.当坑壁漏水、流砂时,应进行封堵。封堵失效时应立即进行灌注速凝浆液固结土体,阻止水土流失,保护基坑的安全与稳定。
五、锚喷混凝土加固基坑坑壁的施工要求
锚喷混凝土加固是指在基坑坑壁施加锚杆并挂钢筋网后喷射混凝土。作用是主动加固坑壁(围岩),发挥坑壁(围岩)的自支承能力。锚喷支护施工时,必须做好工程的地质勘查工作,掌握地质资料,正确有效的运用锚喷支护的特性。
锚喷混凝土加固基坑的施工技术要求:
(1)锚喷加固应按设计要求自上而下逐层开挖,逐层加固。
(2)喷射混凝土应优先选用普通硅酸盐水泥,以便能较快地凝结。当地层有硫酸盐腐蚀介质,可采用抗硫酸盐水泥。有早强要求时,可采用硫酸盐水泥或其他早强水泥。水泥强度等级不应低于32.5。
(3)喷射混凝土的强度必须满足设计要求且不低于20MPa,喷射厚度不小于70mm。
混凝土采用的碎(砾)石最大粒径不宜大于15mm。
(4)喷射混凝土需掺外加剂时,掺外加剂混凝土的性能必须满足设计要求,掺料量由试验确定。使用速凝剂前,应做好与水泥相溶性试验及水泥净浆凝结效果试验。
(5)喷射混凝土配合比应通过试验选定,满足设计强度和喷射工艺要求。原材料按重量计。水泥和速凝剂称量的允许偏差均为±2%。砂、石称量的允许偏差均为土3%。
(6)喷射作业前,对坑壁有滴水、淋水的情况,应事先做好治水工作,有明显出水点处应设置导管排水。
(7)喷射作业时,应分段分片依次进行,按自下而上的顺序喷射。分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。
(8)喷射作业时,喷头宜与受喷面垂直,喷头与受喷面距离应与喷射机工作气压相适应。喷射施工过程中,随时观察基坑四周地面及已喷护的坑壁有无开裂、变形或空壳脱皮现象。如有发生,应立即重喷补强或凿除重喷,确保坑壁稳定。
(9)喷射完成后,检查混凝土的平均厚度和强度,其值均不得小于设计要求。锚杆的平均抗拔力不小于设计值,最小抗拔力不小于设计值的90%。混凝土喷射表面应平顺,钢筋和锚杆不外露。

 
1K412012掌握各类围堰施工技术
1K412012掌握各类围堰施工技术
本条目介绍了桥梁工程基坑施工中各类围堰施工的基本要求和方法,介绍了在施工中应掌握的技术质量的控制要点。
一、围堰施工的一般规定
1.围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5~0.7m。
2.围堰外形一般有圆形、圆端形(上、下游为半圆形,中间为矩形)、矩形、带三角的矩形等。围堰外形直接影响堰体的受力情况,必须考虑堰体结构的承载力和稳定性。围堰外形还应考虑水域的水深,以及因围堰施工造成河流断面被压缩后,流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷,对航道、导流的影响。
3.堰内平面尺寸应满足基础施工的需要。
4.围堰要求防水严密,减少渗漏。
5.堰体外坡面有受冲涮危险时,应在外坡面设置防冲刷设施。
二、各类围堰适用范围
各类围堰适用范围见表1K412012。
围堰类型及适用条件表lK412012
    围堰类型
    适  用  条  件
 
  土围堰
  水深≤1.5m;流速≤0.5m/s,河边浅滩,河床渗水性较小
 土
  土袋围堰
  水深≤3.om,流速≤1.5m/s,河床渗水性较小,或淤泥较浅
  石
  木桩竹条土围堰
  水深1.5~7m,流速≤2.0m/s,河床渗水性较小,能打桩,盛产:竹木地区
  围 堰
  竹篱土围堰
  水深1.5~7m,流速≤2.0m/s,河床渗水性较小,能打桩盛,产竹木地区
 
  竹、铅丝笼围堰
  水深4m以内,河床难以f)-桩,流速较大
  堆石土围堰
  河床渗水性很小,流速≤3.0m/s,石块能就地取材
板桩
  钢板桩围堰
  深水或深基坑,流速较大的砂类土、黏性土、碎石土及风化岩等坚硬河床。防水性能好,控体刚度较强
 
 钢筋混凝土板桩
围堰
 
 深水或深基坑,流速较大的砂类土、黏性土、碎石土河床。除用于挡水防水外还可作为基础结构的一部分,劝;可采取拔除周转使用.能节约大量木材
 
   钢套筒围堰
  流速≤2.om/s,覆盖层较薄,平坦的岩石河床,埋置不深的水中基础,也可用于修建桩基承台
    双壁围堰
  大型河流的深水基础,覆盖层较薄、平坦的岩石河床
三、土围堰施工要求
1.筑堰材料宜用黏性土、粉质黏土或砂夹黏土。填出水面之后应进行夯实。填土应自上游开始至下游合龙。
2.筑堰前,必须将堰底下河床底上的杂物、石块及树根等清除干净。
3.堰顶宽度可为l~2m。机械挖基时不宜小于3m。堰外边坡迎水流一侧坡度宜为1:2~1:3,背水流一侧可在1:2之内。堰内边坡宜为1;1~1:1.5。内坡脚与基坑的距离不得小于lm。
四、土袋堰施工要求
(一)围堰两侧用草袋、麻袋、玻璃纤维袋或无纺布袋装土堆码。袋中宜装不渗水的黏性土,装土量为土袋容量的1/2—2/3。袋口应缝合。堰外边坡为1:0.5~1:1,堰内边坡为1:0.2—1:0.5。围堰中心部分可填筑黏土及黏性土芯墙。
(二)堆码土袋,应自上游开始至下游合龙。上下层和内外层的土袋均应相互错缝,尽量堆码密实、平稳。
(三)筑堰前,堰底河床的处理、内坡脚与基坑的距离、堰顶宽度与土围堰要求相同。
五、钢板桩围堰施工要求
1.有大漂石及坚硬岩石的河床不宜使用钢板桩围堰。
2.钢板桩的机械性能和尺寸应符合规定要求。
3.施打钢板桩前,应在围堰上下游及两岸设测量观测点,控制围堰长、短边方向的施打定位。施打时,必须备有导向设备,以保证钢板桩的正确位置。
4.施打前,应对钢板桩的锁口用止水材料捻缝,以防漏水。
5.施打顺序一般为从上游分两头向下游合龙。
6.钢板桩可用捶击、振动、射水等方法下沉,但在黏土中不宜使用射水下沉办法。
7.经过整修或焊接后的钢板桩应用同类型的钢板桩进行锁口试验、检查。接长的钢板桩,其相邻两钢板桩的接头位置应上下错开。
8.施打过程中,应随时检查桩的位置是否正确、桩身是否垂直,否则应立即纠正或拔出重打。
六、钢筋混凝土板桩围堰施工要求
1.板桩断面应符合设计要求。板桩桩尖角度视土质坚硬程度而定。沉人砂砾层的板桩桩头,应增设加劲钢筋或钢板。
2.钢筋混凝土板桩的制作,应用刚度较大的模板,榫口接缝应顺直、密合。如用中心射水下沉,板桩预制时,应留射水通道。
3.目前钢筋混凝土板桩中,空心板桩较多。空心多为圆形,用钢管作芯模。板桩的榫口一般圆形的较好。桩尖一般斜度为(1:2.5)~(1:1.5)。
七、套箱围堰施工要求
1.无底套箱用木板、钢板或钢丝网水泥制作,内设木、钢支撑。套箱可制成整体式或装配式。
2.制作中应防止套箱接缝漏水。
3.下沉套箱前,同样应清理河床。若套箱设置在岩层上时,应整平岩面。当岩面有坡度时,套箱底的倾斜度应与岩面相同,以增加稳定性并减少渗漏。
八、双壁钢围堰施工要求
1.双壁钢围堰应作专门设计,其承载力、刚度、稳定性、锚锭系统及使用期等应满足施
工要求。
2.双壁钢围堰应按设计要求在工厂制作,其分节分块的大小应按工地吊装、移运能力确定。
3.双壁钢围堰各节、块拼焊时,应按预先安排的顺序对称进行。拼焊后应进行焊接质量检验及水密性试验。
4.钢围堰浮运定位时,应对浮运、就位和灌水着床时的稳定性进行验算。尽量安排在能保证浮运顺利进行的低水位或水流平稳时进行,宜在白昼无风或小风时浮运。在水深或水急处浮运时,可在围堰两侧设导向船。围堰下沉前初步锚锭于墩位上游处。在浮运、下沉过程中,围堰露出水面的高度不应小于lm。
5.就位前应对所有缆绳、锚链、锚锭和导向设备进行检查调整,以使围堰落床工作利进行,并注意水位涨落对锚锭的影响。
6.锚锭体系的锚绳规格、长度应相差不大。锚绳受力应均匀。边锚的预拉力要适当,避免导向船和钢围堰摆动过大或折断锚绳。
7.准确定位后,应向堰体壁腔内迅速、对称、均衡的灌水,使围堰落床。
8.落床后应随时观测水域内流速增大而造成的河床局部冲刷,必要时可在冲刷段用卵石、碎石垫填整平,以改变河床上的粒径,减小冲刷深度,增加围堰稳定性。
9.钢围堰着床后,应加强对冲刷和偏斜的情况进行检查,发现问题及时调整。
10.钢围堰浇筑水下封底混凝土之前,应按照设计要求进行清基,并由潜水员逐片检查合格后方可封底。
儿钢围堰着床后的允许偏差应符合设计要求。当作承台模板用时,其误差应符合模板的施工要求。
1K412013  熟悉地基加固处理方法
地基处理应根据地基土的种类、强度和密实度,按照设计要求,结合现场实际情况,采取相应的处理方法。
一、地基处理的分类
按地基处理的作用机理,大致分为土质改良、土的置换、土的补强等三类。土质改良是指用机械(力学)的、化学、电、热等手段增加地基土的密度,或使地基土固结。这一方法是尽可能地利用原有地基。土的置换是将承载力差的土层换填为承载力强的土质。土的补强是采用薄膜、绳网、板桩等约束住地基土,或者在土中放人抗拉强度高的补强材料形成复合地基,以加强和改善地基土的承载特性。
二、地基处理的方法
地基处理的方法,根据其作用和原理大致分为六类,如表1K412013所示。表中所列各种方法是根据软弱土的特点和所需处理的目的而发展起来的。各种方法的具体选用,应从地基条件、处理的指标及范围、工程费用、工程进度及材料来源、当地环境等多方面进行考虑。地基处理的范围至少应宽于基础之外0.5m。
地基处理方法参考表1K412013
 
1K412020 城市桥梁基础施工
1K412020  城市桥梁基础施工
1K412021  掌握桩基础施工方法与设备选择
   城市桥梁工程常用的桩基础通常可分为沉人桩基础和灌注桩基础,按成桩施工方法又可分为:沉人(锤击沉)桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩。
   一、沉人(锤击沉)桩
   (一)锤型选择
   锤击沉桩选择锤型应在所在地可供资源的范围内按表1K41202l—1选取。
序号
    锤  型
    适  用  范  围
    优  缺  点
 
 
   1
 
   坠锤
 1.沉木桩和断面较小的混凝土桩。 2.重型及特重型龙门锤适用于沉钢筋混凝土桩。
 3.在一般粘性土、砂土,含有少量砂石土均可使用
 设备简单,使用方便,冲击力大,能随意调整落距,但锤击速度慢(每分钟约6~20次),效率低
 
 
   2
 
 
  柴油锤
 1.杆式锤适宜沉小型桩、钢板桩。
 2.筒式锤适宜沉混凝土桩、钢管桩等。
 3.不适宜在过软或过硬土中沉桩。
 4.用于浮船中沉桩较为有利
  附有桩架动力等设备,机架轻,移动方便,沉桩快,燃料消耗多。也可以打斜桩,是使用最广的一种,但振动大,噪声大
 
 
   3
 
 液压锤
 1.适用于沉重型的混凝土桩、钢桩。
 2.适用于粘性土、砂土含少量砾石等
  锤质量大,冲击次数多、工作效率高,其冲程可根据不同土质用人工调整。在一定条件下,可保证锤对桩的捶击力,噪声小,且不会污染空气
(二)锤重选择
 锤重按锤质量与桩质量的比值选取,见表1K412021—2。
   锤质量和桩质量比值表    表1K412021—2
见教材第41页
(三)桩架选择
   桩架为沉桩的主要设备,可以用钢、木结构组装而成,其主要作用是装吊锤和桩并控制锤的运动方向。桩架因施工对象的不同和使用锤型的不同可分为两大类:自行移动式桩架 和非自行移动式桩架。自行移动式可分为履带式、导轨式和轮胎式。城市桥梁施工大多采用自行移动式桩架。桩架选择要考虑的主要因素之一是桩架高度。
   桩架高度可按下式计算:

二、钻孔灌注桩
   选择钻孔灌注桩成孔方法可参考表lK412021—3。
   成孔方法——览表    表1K412021-3
见教材第42页
三、人工挖孔桩的选择
   人212挖孔桩采用人工挖孔成孔方法,一般情况下,可用于各类土层;但必须在保证施工安全前提下选用。
   挖孔桩截面一般为圆形,也有方形桩;孔径1200~2000mm,最大可达3500mm挖孔深  度不宜超过25m。采用混凝土或钢筋混凝土支护孔壁,但不得采用泥浆。