桥梁基础施工,第一节 概述 第二节 明挖扩大基础施工 第三节 桩与管柱基础施工 第四节 沉井基础施工 第五节 地下连续墙基础施工 第六节 组合式基础施工,第一节 概述,桥梁上部承受的各种荷载，通过桥台或桥墩传至基础，再由基础传给地基。基础在桥梁的设计与施工中，占有极为重要的地位，对结构物的安全使用和造价有很大的影响。资料统计表明，建筑物失事7080是由基础失败而引起。 桥址地基的岩体与土层性质的复杂多变性，其规律是难以掌握，从施工角度来说，基础类型与施工方法的正确选择，不仅关系到造价高低、工期长短，而且还关系施工的难易程度甚至结构物的成败。 合理的施工方案选定，必须根据桥址处的地质、水文条件、桥梁结构体系、环境以及施工条件等诸因素，经过综合考虑和反复论证比选之后才能加以确定。,第二节 明挖扩大基础施工,扩大基础或明挖基础属直接基础，是将基础底板设在直接承载地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。 扩大基础的施工方法通常是采用明挖的方式进行的； 在开挖基坑前，应做好复核基坑中心线、方向和高程，并应按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度、支护方案以及地面的防水、排水措施。,地基土质较为坚实，开挖后能保持坑壁稳定，可不设置支撑，采取放坡开挖。 实际工程由于土质关系、开挖深度、放坡受到用地或施工条件限制等因素影响，需采取加固坑壁措施。 在开挖过程中有渗水时，则需要在基坑四周挖边沟或集水井以利排除积水。 在水中开挖基坑时，通常需预先修筑临时性的挡水结构物(称为围堰)，将基坑内水排干，再开挖基坑。 基坑开挖至设计标高后，必须抓紧进行坑底土质鉴定、清理与整平工作，及时砌筑基础结构物。 明挖扩大基础施工的主要内容: 基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理、砌筑(浇筑)基础结构物。,一、基础的定位放样 为建筑基础开挖的临时性坑井称基坑。基坑属临时性工程，作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。 在基坑开挖前，先进行基础的定位放样工作，以便正确地将设计图上的基础位置准确地设置到桥址上。放样工作根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线，推出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围。 基坑底部尺寸较设计的尺寸每边各增加0.51.0m的富余量，以便于支撑、排水与立模板。,二、陆地基坑开挖 基坑大小应满足基础施工要求。 对有渗水土质的基坑坑底开挖尺寸，需按基坑排水设计基础模板设计而定，一般基底尺寸应比设计平面尺寸各边增宽0.51.0m。 基坑可采用:垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的开挖方法， 具体应根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验，以及有无地表水或地下水等现场因素来确定。,(一)坑壁不加支撑的基坑 对于在干涸无水河滩、河沟中，或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中； 地下水位低于基底，或渗透量少，不影响坑壁稳定； 以及基础埋置不深，施工期较短，挖基坑时，不影响邻近建筑物安 全的施工场所， 可考虑选用坑 壁不加支撑的 基抗。 基坑的形式 如图42所示。,粘性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2.00m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0.51.0m为宜，可作为人工运土出坑的台阶。 基坑深大于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，下层土质为密实粘性土或岩石可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度变换处，应保留有至少为0.5m的平台。,基坑施工过程中应注意以下几点： 1)在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，防止水沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性； 2)坑壁缘边应留有护道，静荷载距坑边缘不小于0.5m，动荷载距坑边缘不小于1.0m；垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽；水文地质条件欠佳时应有加固措施； 3)应经常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象发生，以确保安全施工； 4)基坑施工不可延续时间过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工； 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。,(二)坑壁有支撑的基坑 基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入，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，采取以下的加固坑壁措施，如挡板支撑、钢木结合支撑、砼护壁及锚杆支护等。 常用的坑壁支撑形式有：直衬板式坑壁支撑(图43)、横衬板式坑壁支撑(图44)、框架式支撑(图45)其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)，如图46所示。 坑壁有支撑的施工，按土质情况不同，可一次挖成或分段开挖，每次开挖深度不宜超过2m。,砼护壁适用于除流砂及呈流塑状态的粘土外的各类土的开挖防护，对较大直径、较深基坑的圆形或椭圆形土质基坑更宜采用。砼护壁的施工方法有两种： (1)喷射砼护壁 一般喷护厚度为58cm，一次喷护约需12h。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。 基坑开挖若遇有较大渗水时，可采取下列措施之一。 每层开挖深度不大于0.5m，汇水坑设在基坑中心； 开挖含水土层时，宜扩挖0.4m，以石料码砌扩挖部位，并在表面喷射一层58cm厚的砼； 对流砂、淤泥等夹层，除打入小木桩外，并在桩间绕缠竹筋、荆笆或挂上竹篱等后再喷射砼。,锚喷护壁,喷射混凝土护壁,(2)现浇砼护壁 基坑开挖视地质稳定情况，一般挖深1.01.8m，即应立模浇筑砼。 拆模时间应根据掺速凝剂数量、气温条件、砼达到支撑强度等要求来决定，通常在24h以上便可拆模。,挖一节浇一节直至基底。必要时可采用钢筋砼护壁。对于圆形基坑，开挖面应均匀分布，对称施工，及时灌筑，无支承总长度不得超过二分之一周长。,三、水中基础的基坑开挖 桥梁墩台基础大多位于地表水位以下，有时流水还比较大，施工时都希望在无水或静止水条件下进行。 桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。 围堰的作用是防水 和围水，有时还起 着支撑施工平台和 基坑坑壁的作用。,围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件进行选择。,任何形式和材料的围堰，均必须满足下列要求： 第一、围堰顶高宜高出施工期间最高水位70cm，最低不应小于50cm，用于防御地下水的围堰宜高出水位或地面2040cm。 第二、围堰外形应适应水流排泄，大小不应压缩流水断面过多，以免壅水过高危害围堰安全，影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求，并留有适当的工作面积。堰身断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性，使基坑开挖后，围堰不致发生破裂、滑动或倾覆。 第三、围堰要求防水严密，应尽量采取措施防止或减少渗漏，以减轻排水工作。对围堰外围边坡的冲刷和筑围堰后引起河床的冲刷均应有防护措施。 第四、围堰施工一般应安排在枯水期进行。,表45 公路桥梁中应用的围堰类型及其适用条件,(一)土石围堰 土围堰最好是用在水浅、流速不大、河床土层为不透水的情况下。 土围堰可用任意土料筑成，以粘土或砂类粘土较好。 土堰的断面一般为梯形(图48)。 当水流速大于0.7ms时，为保证堰堤不被冲刷蚕食和为减少围堰工程量，可用草(麻)袋盛土码砌堰堤边坡，称为草(麻)袋围堰(图49)。 土袋上下层和内外层应相互错缝，尽量堆码密实整齐；填筑时，均应自上游开始，至下游合拢。,土石围堰防水处理,(二)木笼围堰或竹笼围堰 在岩层裸露河底不能打桩，或流速较大而水深在1.54.0m的情况下，可采用木(竹)笼围堰。木(竹)笼围堰是用方木、圆木或竹材叠成框架，内填土石构成的(图410)。 经过改进的木笼围堰称为木笼架围堰，减少了木料用量。在木笼架就位后，再抛填片石，然后在外侧设置板桩墙。 木笼架围堰的抗滑动和抗倾覆稳定性，可按两侧无土的情况来验算，把木笼当作一个整体，当堰内排水后，木笼就受到外侧水压力的作用，其稳定性完全依赖 于自重与其中 填土重(均须扣 除浮力)以及所 产生的摩阻力。 只要宽度不小 于0.6h，围堰 的稳定性就可以得到保证。,(三)钢板桩围堰 钢板桩本身强度大，防水性能好，打入土层时穿透能力强，不但能穿过砾石、卵石层，也能切入软岩层内，因此，钢板桩的适用范围相当广。1030m深的围堰，用钢板桩是适当的。 钢板桩是碾压成型的，断面形式多种多样。我国常用的是德国拉森(Larssen)式槽型钢板桩。钢板桩的成品长度有几种规格(可查阅施工规范或手册)，最大为20m，还可根据需要接长。板桩之间用锁口形式连接，图411为常见的三种锁口形状。,插打钢板桩时必须备有可靠的导向设备，以保证钢板桩的垂直沉入。 一般先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度，然后依次打入至设计深度。 插打的顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插向下游合拢。插打前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，组拼桩时，用油灰和棉花捻缝，以防漏水。 在插打过程中，应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜应立即纠正或拔起重插。,当水深较大时，常用围囹(以钢或钢木构成的框架)作为钢板桩的定位和支撑(图412a)。即先在岸上或驳船上拼装围囹，运至墩位定位后，在围囹内插打定位桩，把围囹固定在定位桩上，然后在围囹四周的导框内插打钢板桩。 在深水处修筑围堰，为了保证围堰不渗水或尽可能少渗水，可采用双层钢板桩围堰(图412b)，或采用钢管式的钢板桩围堰(图412c)。 钢板桩可用锤击、振动或辅以射水等方法下沉，但在粘土地基中不宜使用射水。锤击时宜使用桩帽，以分布冲击力和保护桩头。,围 囹,围堰将合拢时，宜经常观测四周的冲淤状况，必要时应采取措施，预防上游冲空、涌水或下游淤积，影响施工进程。 桥梁墩台施工完毕后，可用千斤顶、浮式起重机、振动法及双动汽锤倒打等方法，将钢板桩拔出。 拔除前应向围堰内灌水，使堰内水位高于堰外水位1.01.5m。拔桩时从下游附近易于拔除的一根或一组钢板桩开始，并先锤击几次或射水稍予松动后再上拔。,(四)套箱围堰 套箱围堰适用于埋置不深的水中基础，也可用修建桩基承台。套箱用木板、 钢板或钢丝网水泥制成 的无底围堰，内部设木、 钢料支撑，图413为 钢木套箱围堰示意。,根据工地起吊、运输能力和现场情况，套箱可制成整体式或装配式。套箱的接缝必须采取防止渗漏的措施。,套箱施工分为准备、制作、就位、下沉、清基和浇注水下砼等工序。 准备是用24艘20t船只联结组成工作平台； 制作系在岸上加工拼装组件，运往工作平台组装成无底套箱； 就位系将工作台浮运或吊运至基础位置，按测量控制就位； 下沉是将套箱吊起，拆去工作台上脚手板，慢慢下沉。需注意使套箱位置平稳，不得倾斜，并用绞车等设备随时校正套箱位置。 下沉套箱前，应清除河床表面障碍物，随着套箱下沉逐步清除河床土层直至设计标高。清基时，当基底为岩层时，应整平基岩。 待套箱下沉完毕后，可采用吹沙吸泥或静水挖抓沙泥方法进行水下清基。 基底经过检验合格即可灌筑水下砼封底，然后抽干套箱内存水，浇筑墩台。,用套箱法修建承台底面为土质的桩基承台时，宜在基桩沉入完毕后，整平河底，下沉套箱，清除桩顶覆盖土至设计高度，然后灌筑水下砼封底、抽水、建筑承台。 若承台底面在水中时，宜将套箱固定在基桩、支架或吊船上，再安装套箱底板，然后在套箱内灌筑水下砼封底、抽水、修筑承台。 钢套箱较钢木套箱整体性能好，刚度大，适应深水中的较大基础。钢套箱骨架用角钢焊接或螺栓联结组成，用钢板焊接或铆接成板壁，最宜用大型浮吊安装就位。,如果基坑土质不好，采用抽水挖基将产生涌泥或涌砂现象，严重影响坑壁的稳定时，或者基