桥涵基础工程施工1

'桥涵基础工程施工高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材主编：徐俊主审：陈延方 情境二天然地基上浅基础施工1.掌握明挖法基坑开挖的方法与各种基坑支护的施工工艺。2.掌握基坑检验与地基局部处理的方法。3.掌握围堰法施工的基本要求与施工工艺。4.掌握刚性扩大基础施工工艺。5.掌握独立基础与条形基础施工工艺。6.掌握筏形基础施工工艺。7.掌握地下连续墙施工工艺。 单元五围堰法施工工艺一、围堰工程概述围堰是位于河流或浅滩中的桥梁在施工过程中作为临时挡水的建筑物。其作用是进行施工导流，围护施工中的基坑，保证桥梁工程能采用旱地上的施工工艺，或在静水条件下进行水下开挖基坑作业，并继续其他工序。在导流任务完成以后，为了不影响河流的防汛与通航，应予以拆除。1.围堰的分类（1）按围堰的组成材料分为：土石围堰，土袋围堰，钢板桩围堰，木笼（竹笼）或铅丝笼（钢筋笼）围堰，膜袋围堰。（2）按围堰与水流方向的相对位置分为：横向围堰和纵向围堰。 单元五围堰法施工工艺一、围堰工程概述围堰是位于河流或浅滩中的桥梁在施工过程中作为临时挡水的建筑物。其作用是进行施工导流，围护施工中的基坑，保证桥梁工程能采用旱地上的施工工艺，或在静水条件下进行水下开挖基坑作业，并继续其他工序。在导流任务完成以后，为了不影响河流的防汛与通航，应予以拆除。1.围堰的分类（1）按围堰的组成材料分为：土石围堰，土袋围堰，钢板桩围堰，木笼（竹笼）或铅丝笼（钢筋笼）围堰，膜袋围堰。（2）按围堰与水流方向的相对位置分为：横向围堰和纵向围堰。 单元五围堰法施工工艺2.围堰的基本功能要求（1）应具有足够的稳定性、防渗性、防冲性和一定的强度。（2）构造简单，经济合理，便于修建、维护和拆除。（3）围堰的布置应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷。（4）围堰的接头盒与岸边的联结应安全可靠，不致因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失事。（5）在必要时，应设置防止冰凌、船筏冲击的设施。3.影响围堰形式的选用因素围堰形式的选用与下列因素有关：（1）工程项目的规模、工期和开工时间； 单元五围堰法施工工艺（2）施工现场的地形、工程地质与工程水文条件；（3）施工期间的通航要求；（4）施工单位的施工能力与技术水平；（5）基础的结构特点；（6）围堰的基本功能要求。4.围堰的基本参数与一般要求（1）堰顶高度：宜高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）50～70cm。（2）围堰形状：设置围堰后，河流断面减小会引起水流流速增大，应考虑由此而导致水流对围堰、河床的冲刷及影响通航、导流等因素。 单元五围堰法施工工艺（3）堰内面积：应满足坑壁放坡和基础施工的要求。（4）围堰断面：应满足本身强度和稳定性的要求。（5）围堰施工时间：宜安排在枯水时期施工。二、围堰的基本形式、构造与施工要点1.土石围堰（1）土石围堰的构造与特点①土石围堰是利用自重维持其稳定性，故又称重力式围堰，堰身断面大，主要是防地面水，适用于水深1.5m以内，流速0.5m/s以内，河床土质渗水性较小且满足泄洪要求的情况下。其构造如图2.5.1所示。 单元五围堰法施工工艺图2.5.1围堰(a)土围堰；（b）土石围堰 单元五围堰法施工工艺②土石围堰的顶面高程应高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）0.5～0.7m。③土石围堰的外形尺寸应考虑河流断面被压缩后流速增大导致水流对围堰本身和河床的集中冲刷，以及对河道泄洪、通航和导流的影响等不利因素。堰顶宽一般为1～2m，堰外边坡视填土在水中的自然坡度而定，一般为1∶2～1∶3；堰内边坡一般为1∶1.5～1∶1。坡脚距基坑边缘距离根据河床土质及基坑深度而定，但不得小于1m。④堰内的平面尺寸应满足基础施工作业的需要。（2）土石围堰的施工要点①围堰的填筑应分层进行，减少渗漏，并应满足堰身强度和稳定的要求。 单元五围堰法施工工艺②堰顶的宽度宜根据施工需要确定；边坡的坡度应根据围堰的位置、高度及基坑开挖深度等条件确定。③在筑堰之前，应将堰底河床处的树根、石块及其他杂物清除干净。④筑堰材料宜采用黏性土或砂夹黏土，填筑应自上游开始至下游合龙，注意不要直接向水中倾卸填土，而应沿着已出水面的填土坡面往下倒，填土超出水面之后应进行夯实。⑤堰外坡面有受水流冲刷的危险时，应采用合适的材料对其进行防护，一般在外坡面用草皮、柴排、片石或内填砂土的草袋加以防护。 单元五围堰法施工工艺2.土袋围堰（1）土袋围堰的构造与特点①用草袋、麻袋、玻璃纤维袋等装土再码叠而成的围堰统称土袋围堰。土袋围堰也是利用自重维持其稳定性，是重力式围堰的另一种形式。②土袋围堰适用于水深在3m以内，流速在1.5m/s以内，河床土质渗水性较小且满足泄洪要求的情况下。其构造如图2.5.2所示。图2.5.2土袋围堰 单元五围堰法施工工艺③土袋围堰的顶面高程应高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）0.5～0.7m。④土袋围堰的堰顶宽度一般为1～2m，有黏土芯墙时为2～2.5m。堰外边坡视水深及流速而定，一般为1∶1～1∶0.5；堰内坡度一般为1∶0.5～1∶0.2。内坡脚距基坑边缘距离不小于1m。（2）土袋围堰的施工要点①土袋围堰的袋内填土宜采用黏性土，装填量宜为60%，装土过多，堆码不平稳且袋间空隙多，易渗漏；袋口应缝合；水流流速较大时，在过水面及迎水面，袋内可装填粗砂或卵石。堆码时土袋的上下层和内外层应相互错缝，搭接长度宜为1/2～1/3，堆码应密实平整。 单元五围堰法施工工艺②土袋围堰的中心部分可填筑黏土及黏性土芯墙，此时也可用砂土装袋。在水中堆码土袋，可用带钩的杆子钩送就位。3.钢板桩围堰（1）钢板桩围堰的构造与特点①钢板桩围堰一般适用于砂类土、碎卵石类土、半干硬性黏土和风化岩等地层，它具有材料强度高，防水性能好，穿透土层能力强，堵水面积最小，修建和拆除可以高度机械化，回收率高并可多次重复使用的优点。因此当水深超过5m或土质较硬时，可选用这种围堰。但钢板桩一次投资大，配备一套（包括沉桩设备）如只偶然使用几次，就显得很不经济，所以只有较大的工程单位才拥有这种设备。 单元五围堰法施工工艺②桥梁工程常用的两种钢板桩形式如图2.5.3所示。③当围堰较深时，由于承受土、水压力较大，围堰应根据计算，安设由多层木、钢木或型钢组成的支撑，常称围囹，如图2.5.4所示。图2.5.3钢板桩图2.5.4钢板桩围堰 单元五围堰法施工工艺④钢板桩成品长度有多种规格，最长20m，并可根据需要接长，但相邻的接缝要错开2m以上。钢板桩顶端要有圆孔，便于起吊。（2）钢板桩围堰的施工要点①钢板桩的材质、性能和尺寸应符合产品的相应规定。钢板桩在存放、搬运和起吊时，应采取措施防止其变形及锁口损坏。经过整修或焊接后的钢板桩，应采用同类型的短桩进行锁口通过试验，合格者方可继续使用。②钢板桩施打前应设置测量观测点，控制其施打的部位。③钢板桩在施打前应在锁口处采用止水材料捻缝，防止在使用过程中漏水。常用的止水材料，其质量比为黄油∶沥青∶干锯末∶干黏土粉=1∶1∶1∶0.5。 单元五围堰法施工工艺④钢板桩施打顺序应按既定的施工技术方案进行，并宜从上游开始分两头向下游方向合龙。插打钢板桩，一般先将全部钢板逐根或逐组插打到稳定深度，然后再依次打入到设定高程；在能保证钢板桩垂直沉入的条件下，每根或每组钢板桩也可一次打到设计深度。⑤钢板桩的沉桩方法有锤击、振动和射水等，但在黏土中不宜使用射水下沉的方法。⑥施打钢板桩应有导向装置，应能保证桩的位置准确。在开始沉入几根或几组钢板桩时，施打时应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，如发现倾斜应立即纠正或拔起重新施打。施打完成后所有钢板桩的锁口均应闭合。 单元五围堰法施工工艺⑦同一围堰内采用不同类型的钢板桩时，宜将不同类型桩的各半拼焊成一根异形钢板桩，分别与相邻桩进行连接。接长的钢板桩，其相邻桩的接头位置应相互错开。⑧拔除钢板桩之前，应向堰内注水，使堰内外的水位保持平衡。拔桩应从下游侧开始逐步向上游侧进行，拔除的钢板桩应对其锁口进行检修并涂油，堆码妥善保存。⑨钢板桩达到设计高程时，桩顶的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆上打桩时不得大于10cm。4.竹笼、木笼、铅丝笼及钢笼围堰（1）竹笼、木笼、铅丝笼及钢笼围堰的构造与特点 单元五围堰法施工工艺①竹（铅丝）笼围堰是在笼内填筑土、石，依靠本身重力抵抗水流冲击的围堰，是重力式围堰的又一种形式。竹（铅丝）笼围堰可做成单层或双层。双层围堰如图2.5.5所示。②木笼、钢笼一般做成套箱，故亦称为套箱围堰。套箱是一种无底的围套，内设木、钢支撑组成支架。木板套箱在支架外面钉装两层企口板，用油灰捻缝以防漏水；无底钢套箱采用焊接或铆合而成的钢板外壁。套箱围堰如图2.5.6所示。③竹笼、木笼、铅丝笼围堰适用于水深在4m以内，流速较大，且能满足泄洪要求的情况下；当水深超过4m时，宜采用钢笼围堰。 单元五围堰法施工工艺图2.5.6套箱围堰1—套箱支架；2—套箱外壁；3—土袋护脚图2.5.5双层竹笼围堰1—对拉铅丝；2—填石；3—横木 单元五围堰法施工工艺④围堰的层数宜根据水深、流速、基坑大小及防渗要求等因素确定；围堰的宽度宜为水深的1.0～1.5倍；笼子直径视水深及流速而定，一般为80～100cm。⑤钢套箱分无底钢套箱和有底钢套箱两种。有底钢套箱围堰和双壁钢围堰适用于桩基础的承台施工。（2）竹笼、木笼、铅丝笼及钢笼围堰的施工要点①竹（铅丝）笼围堰一般先用竹或铅丝编织成有底的圆笼，然后按围堰的位置将笼子放入水中，投入卵石或片石，直到稳定在河床上。竹笼必须制作牢固，应用钢筋、螺栓、铁丝等连接加固，以防填土石时被胀坏。采用铅丝笼时也应采用钢筋加固。 单元五围堰法施工工艺②相邻笼子之间要紧靠密排，分内外两圈，两圈笼子之间填以黏土，以防渗水。内外笼之间设对拉铅丝，外围的水平方向，用钢筋或竹材通过铁丝捆扎，使内外两圈形成一个整体。③木套箱采用浮运就位，然后加重下沉。下沉套箱前，应清除河床覆盖层并整平岩层。④钢套箱围堰的施工应符合下列规定：a.对有底钢套箱，除应进行结构的计算和验算外，尚应针对套箱内抽干水后的工况进行抗浮验算。钢套箱采取悬吊方式安装时，应验算悬吊装置及吊杆的强度是否满足受力要求。 单元五围堰法施工工艺b.钢套箱应根据现场设备的起吊能力和移运能力确定采用整体式或装配式制作，制作时应采取防止接缝渗漏的措施。c.钢套箱下沉就位时，在下沉过程中应保持平稳，当采用多个千斤顶吊放时，应使各千斤顶的行程同步，且宜设置导向装置或利用已成桩作为导向的承力结构进行准确定位。钢套箱就位后应对其平面位置和高程进行精确调整，并应及时予以固定；当水流速度过大会使套箱的位置发生改变时，应具有稳定套箱的可靠措施。d.有底钢套箱在浇筑封底混凝土之前，应采用适宜的止水装置或材料对底板与桩基之间的缝隙进行封堵。 单元五围堰法施工工艺e.钢套箱内的排水应在封底混凝土符合设计规定的强度后或达到设计强度的80%及以上时方可进行，排水不应过快，并应在排水过程中加强对套箱情况变化的监测；对有底钢套箱，必要时可设反压装置抵抗过大的浮力。f.钢套箱侧壁兼作承台模板时，其位置的允许偏差应符合设计规定。⑤为了防止堰底渗漏和河床被水冲刷，宜在堰底或套箱箱脚外围填以黏土或用土袋抛填护脚。⑥双壁钢围堰的施工应符合下列规定： 单元五围堰法施工工艺a.围堰的双壁间距应根据下沉时需要克服的浮力、土层摩阻力及基底抗力等经计算确定，并应在双壁之间分设多个对称的、横向互不相通的隔水舱。b.双壁钢围堰兼作钻孔平台时，应将钻孔施工产生的全部荷载及各种工况加入到围堰结构的最不利荷载组合中进行设计和验算。钢围堰需度讯或度凌施工时，应制订稳定和防撞击、防冲刷的可靠方案，并应进行相应的验算。c.双壁钢围堰结构的制作宜在工厂按设计要求进行，各节、块应按预定的顺序对称组装拼焊，制作完成后应进行焊接质量检验，并应进行水密试验。 单元五围堰法施工工艺d.围堰应根据现场的水文、地质和通航等情况，设置可靠的定位系统和导向装置。其浮运、下沉、定位等工序的施工及允许偏差应符合本教材情境五沉井基础的相关规定。e.围堰下沉至设计高程，在灌注封底混凝土之前，应对河床面进行清理和整平。围堰置于岩面上时，宜将岩面整平；基岩岩面倾斜或凹凸不平时，宜将围堰底部制作成与岩面相应的异形刃脚，增加其稳定性并减少渗漏。5.膜袋围堰（1）膜袋围堰的构造与特点①膜袋围堰的构造与受力特点类似土袋围堰。 单元五围堰法施工工艺②膜袋围堰适用于水深在5m以内，流速在3m/s以内，且河（湖、海）床较平缓时。③膜袋围堰的其他构造要求均同土袋围堰。（２）膜袋围堰的施工要点①在筑堰之前，应将堰底河床处的树根、石块及其他杂物清除干净，并应将河（湖、海）床的陡坎整平。②填筑应自上游开始至下游合龙，堆码时膜袋的上下层和内外层应相互错缝，搭接长度宜为1/2～1/3，堆码应密实平整。③堰外坡面有受水流冲刷的危险时，应采用合适的材料对其进行防护，一般在外坡面用草皮、柴排、片石或内填砂土的草袋加以防护。 单元五围堰法施工工艺④膜袋的缝口应牢固严密，袋内可采用砂或水泥固化土材料填充，填充后应采取有效措施降低膜袋内的水分。⑤围堰沉降稳定后方可进行基坑的排水，排水时应控制水位的下降速度。三、围堰的防渗与防冲围堰的防渗和防冲是保证围堰正常工作的关键问题，对土石围堰来说尤为突出。一般土石围堰在流速超过3.0m/s时，会发生冲刷现象，尤其在采用分段围堰法导流时，若围堰布置不当，在束窄河床段的进、出口和沿纵向会出现严重的涡流，淘刷围堰及其基础，以致导致围堰失事。1.围堰的防渗土石围堰的防渗一般采用斜墙、斜墙带水平铺盖、垂直防渗墙或灌浆帷幕等措施，如图2.5.7所示。 单元五围堰法施工工艺图2.5.7土石围堰的类型与防渗方法（a）斜墙式；（b）斜墙带水平铺盖式；（c）垂直防渗墙式；（d）灌浆帷幕式1—堆石体；2—黏土斜墙、铺盖；3—反滤层；4—护面；5—隔水层；6—覆盖层；7—垂直防渗墙；8—灌浆帷幕；9—黏土芯墙 单元五围堰法施工工艺2.围堰的防冲围堰遭到冲刷在很大程度上与其平面布置有关，尤其在分段围堰法导流时，水流进入围堰区段时河床束窄，流出围堰区段时河床又突然扩大，如图2.5.8所示。图2.5.8分段围堰法导流时的流态图1—上游围堰；2—纵向围堰；3—下游围堰；4—上游涡流区；5—纵向涡流区；6—下游涡流区 单元五围堰法施工工艺四、围堰的拆除围堰是临时建筑物，导流任务完成以后，应该按设计要求进行拆除，以免影响永久建筑物的施工及运转。例如在采用分段围堰法导流时，第一期横向围堰的拆除，如果不合要求，势必会增加上、下游水位差，从而增加截流工作的难度，增大截流物料的重量及数量等，造成不应有的浪费。土石围堰相对说来断面较大，因此有可能在最后一次汛期过后，上游水位下降时，即可考虑从围堰的背水坡开始分层进行拆除，如图2.5.9所示。 单元五围堰法施工工艺图2.5.9土石围堰的拆除1—正向铲挖除；2—索式挖土机挖除；①～⑩—拆除顺序 单元五围堰法施工工艺草土围堰的拆除比较容易，一般水上部分用人工拆除，水下部分可在堰体挖一缺口，任由过水冲毁或用爆破法爆除。钢板桩围堰的拆除，首先要用抓斗或吸石器将填料清除，然后用拔桩机起拔钢板桩。木笼围堰的拆除比较困难，一般可用抓斗先掏出木笼内所填土石，然后拔除防渗板桩墙，这样浮起的木笼或可撤走或可就地拆除，有时水下部分的木笼也可用爆破法炸毁。混凝土围堰的拆除一般只能用爆破法炸除。用爆破法拆除围堰时，应注意不使主体建筑物或其他设施受到爆破的危害。 本单元结束谢谢大家!'