一级建造师《公路工程实务》讲义(二十)

桥梁基础施工方法

1B423031桥梁基础施工方法

(1)明挖基础施工方法

3)基坑排水施工

①集水坑排水法

②井点排水法

③帷幕法：帷幕法包括冻结法、硅化法、水泥灌浆法、沥青灌浆法。

4)地基处理方法

5)地基加固方法

①换填法 ②桩体挤密法： ③强夯法： ④预压法 ⑤振冲法：

⑥粉体喷射搅拌法：利用压缩空气，把水泥、生石灰粉等固化材料

⑦高压喷射注浆法 ⑧化学液体加固法

(2)沉人桩施工方法

3)锤击沉桩施工要点

①沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、设水管路、电缆等主要部件进行检查。

②用柴油锤沉直桩前，应将桩架导杆调成垂直。

③一般开锤后，应控制锤击的动能，应坚持由小到大的原则，逐渐加大冲击动能，直到桩的人工深度和贯入度都符合设计要求为止。

④接桩宜在下节桩顶露出地面或者水面以上至少1.0m时进行。

⑤沉桩工作应一次沉到设计标高中途不得停顿。

⑥蒸汽锤蒸汽压力应不小于0.7MPa。

⑦沉桩施工应逐日受听气象预报，随时注意气候变化，如遇暴雨和大风应停止沉桩作业，并对所有的设备进行检查和防护。

4)振动沉桩的施工

①沉桩开始时可仅由桩的自重和射水下沉。

②吊装振动锤和桩帽(机座)与桩顶法兰盘连接牢固。

③沉桩至距设计标高适当距离时，提高射水管，使射水嘴缩入桩内，停止射水立即进行干振，将桩沉至设计标高。

④一个基础内的桩全部下沉完毕后，应将全部的全部基桩再复振一次，使达到合格要求。

⑤每根桩的下沉应一次合成，不可中途停顿或较长时间间歇，振动锤与桩头法兰盘连接螺栓必须拧紧，不得有间隙或松动，否则振动力不能充分向下传递，影响管桩下沉，接头也易破坏。

5)射水沉桩的施工

①按照计算长度配好射水管，将各接头连接牢固，装上弯管，并与输水胶管接通，进行通水试验。

②射水管装上导向环插入即将起吊的管桩，然后在桩顶接上钢道桩。

③吊插管桩，插正立稳后，压上桩帽及桩锤，吊装钢丝绳暂不解下，即开启水阀，开始射水冲刷桩尖下的土层，使桩靠自重下沉。

④初期应控制桩身不使下沉过快，以免阻塞水嘴，并随时控制和校正桩的方向。

⑤下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击，下沉转快，停止锤击。

⑥桩下沉一定深度(8～10m)桩身稳定后，可解下吊桩钢丝绳，并逐步加大水压和锤的冲击功能，加大进桩速度。

⑦接管接桩停水时，应防止停水导致泥砂涌入桩内堵塞或卡住射水嘴。

⑧桩下沉至设计标高约1m时，即停止射水，拔出射水管，用锤击或振动沉桩法使桩下沉到设计要求为止。

⑨一般在砂类卵石层或坚硬土层中以射水为主，锤击振动为辅，在亚黏土中或黏土中射水沉桩时，以锤击或振动为主，射水为辅。

⑩射水沉桩的注意事项：

●射水设备在正式使用前应加以试验检查，以免中途发生故障。

●水泵应尽量靠近桩位，减少水头损失。

●沉桩中不能任意停水，如因停水射水管或管桩被堵塞，可将射水管提起几十厘米，再强力冲射疏通水管。

●细砂质土中用射水沉桩时，注意不要下沉过快，造成射水堵塞或扭坏。

●射水管的进水管应设安全阀，以防射水管万一被堵塞时，使水泵设备损坏。

6)静力压桩施工要点

①用桩架吊装时因压桩架底盘较宽，必须将桩运至底盘前然后起吊。

②吊桩竖直后用撬棍将桩稳住并推至底盘插桩口缓缓落下，离地面10cm左右，再用几根撬棍协助拨位，对准桩位插桩。

③用两台卷扬机同时启动，放下压梁、桩帽套住桩顶顺势下压。

④多节桩施工时，接桩面应距地面1m以上，便于操作。

⑤压桩沉人深度是以标高或静压力值控制，因此装在压梁柱上的压力表应经常检查。

⑥压桩时应避免中途停歇。

⑦施工过程中，应密切注意压桩力是否与桩轴线符合，压梁导轮和龙口的接触是否正常，有无卡住现象。

7)沉管灌注桩施工

①沉管灌注桩是将底部套有预制的钢筋混凝土桩尖或装有活瓣桩尖的钢管，用锤击或振动下沉至要求的入土深度后，在钢管内安放钢筋笼、灌注混凝土、拔出钢管而成。

②施工方法有：单打法、反插法、复打法。

8)深水沉桩施工

①先围堰后沉桩，建有便桥的围堰和沉桩方法

②先围堰后沉桩，未建有便桥的围堰和沉桩方法

③先沉桩后围堰施工方法

④用吊箱建筑桩基

⑤用打桩船建筑桩基

(3)钻(挖)孔灌注桩施工方法

1)钻(挖)孔桩的适用范围

①螺旋钻：适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于30％，粒径小于l0cm)的土；孔径对于长螺旋为40—80cm，短螺旋为150～300cm；孔深对于长螺旋为12～30m，短螺旋为40～80m。

②正循环回旋钻：适用于黏性土、粉砂、细、中、粗砂、含少量砂砾石、卵石(含量少于20％)的土、软岩；孔径为80～250cm；孔深为30～100m。

③反循环回旋钻：适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于20％，粒径小于钻杆直径2／3)的土；孔径为80—300cm；孔深对于真空泵<25m，用空气吸泥机可达65m，用气举式可达120m。

④潜水钻：适用于淤泥、腐殖土、黏性土、稳定的砂类土，单轴极限抗压强度小于20MPa的软岩；孔径对于非扩孔型为80—300cm，扩孔型为80～655cm；孔深为50～150m。

⑤冲爪钻：适用于淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石、卵石；孔径为100～200cm；孔深为20m，超过20m则进度较慢。

⑥冲击钻：实心锥适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔心锥适用于黏性土、砂类土、砾石、松散卵石；孔径对于实心锥为80—200cm，空心锥为60～150cm；孔深宜控制在50m以内。

⑦钻斗钻：适用于填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石、碎石的地层；孔径为100～300cm；孔深为78m以内．
⑧挖孔：适用于各种土石；断面为方形或圆形，尺寸一般在120—200cm，最大可达350cm；孔深在25m以内。

2)钻孔桩施工方法

①钻孔桩施工准备：施工前应进行场地平整，清除杂物，钻机位置处平整夯实，准备场地，同时对施工用水、泥浆池位置、动力供应、砂石料场、拌合机位置、钢筋加工场地，施工便道，做统一的安排。

②钻孔桩测量放线

③埋设护筒：护筒因考虑多次周转，采用3～10mm钢板制成，护筒内径，使用旋转钻机时比桩径大20～30cm，使用冲击钻时比桩径大30～40cm，为保持水头护筒要高出施工水位(或地下水位)1.0—2.0m，无水地层护筒宜高出地面0.3—0.5m，为避免护筒底悬空，造成坍孔，漏水，漏浆，护筒底应坐在天然的结实的土层(或夯实的黏土层上)，护筒四周应回填黏土并夯实，护筒平面位置的偏差应不超5cm。

④选择钻孔机械。

⑤泥浆制备：泥浆应选用塑性指数Ip>10的黏性土或膨润土。

⑥钻孔灌注桩成孔：

●将钻机调平对准钻孔，把钻头吊起徐徐放人护筒内，对正桩位，启动泥浆泵和转盘，等泥浆输到孔内一定数量后，方可开始钻孔。具有导向装置的钻机开钻时，应慢速推进，待导向部位全部钻进土层后，方可全速钻进正循环钻机开孔时，应先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入孔内一定数量后，方可开始钻进。

●钻孔应连续进行，不得间断，视土质及钻进部位调整钻进速度。开始钻进及护筒刃脚部位或砂层、卵砾石层中时，应低档慢速钻进。钻进过程中，要确保泥浆水头高度高出孔外水位0.5m以上，泥浆如有损失、漏失，应及时补充，并采取堵漏措施。钻进过程中，每进2～3m应检查孔径、竖直度，在泥浆池捞取钻渣，以便和设计地质资料核对。

●钻进时，为减少扩孔、弯孔和斜孔，应采用减压法钻进，使钻杆维持垂直状态，使钻头平稳回转。

●终孔检查合格后，应迅速清孔，清孔方法有抽浆法(适用于孔壁不易坍塌的柱桩和磨擦桩)、换浆法(用于正循环钻机)、淘渣法(适用于冲抓、冲击、成孔，掏渣后的泥浆相对密度应小于1.3)。清孔时必须保证孔内水头、提管时避免碰孔壁。清孔后的泥浆性能指标，沉渣厚度应符合规范要求。

●不论采用何种方法清孔排渣，都必须注意保持孔内水头，防止坍孔。

⑦成孔检查：清孔后用检孔器测量孔径，检孔器的焊接可在工地进行，监理工程师检验合格后，即可进行钢筋笼的吊装工作。

⑧钢筋笼骨架：焊接时注意焊条的使用一定要符合规范要求，骨架一般分段焊接，长度由起吊设备的高度控制，钢筋笼的接长，可采用对焊或套管冷挤压连接等方法，钢筋笼安放要牢固，以防在混凝土浇筑过程中钢筋浮起，钢筋笼周边要安放圆的混凝土保护层垫块。

⑨混凝土灌注：水下混凝土采用导管法进行灌注，导管内径一般为25～35cm，导管使用前要进行闭水试验(水密、承压、接头抗拉)，合格的导管才能使用，导管应居中稳步沉放，不能接触到钢筋笼，以免导管在提升中将钢筋笼提起，导管可吊挂在钻机顶部滑轮上或用卡具吊在孔口上，导管底部距桩底的距离应符合规范要求，一般0.25—0.4m，导管顶部的贮料斗内混凝土量，必须满足首次灌注剪球后导管端能埋入混凝土中0.8—1.2m，施工前要仔细计算贮料斗容积，剪球后向导管内倾倒混凝土宜徐徐进行，防止产生高压气囊。施工中导管内应始终充满混凝土。随着混凝土的不断浇入，及时测量混凝土顶面高度和埋管深度，及时提拔拆除导管，使导管埋人混凝土中的深度保持2—6m之间。

混凝土的坍落度应满足设计要求，混凝土浇筑应连续进行，为保证桩的质量，应留比桩顶标高高出0.5～1.0m左右的桩头，处于干处的桩头，可在混凝土初凝后，终凝前清除。

⑩施工记录：技术人员应对钻孔灌注桩各项原始记录及时进行整理签认。

⑩环保措施

3)挖孔桩施工方法

①准备工作：平整场地→放中桩(包括护桩)→布置排水沟→桩位顶上搭雨棚→安装提升设备→修整出渣道路。

②孔口开挖及衬砌：在地面按衬砌处理挖深lm，安放模板，浇筑C15(或C20)混凝土形成井圈，井圈上口即井台座比周围地面高出20—30cm，以避免井口进水，开挖采用人工十字镐，用人力绞车提升出渣，每开挖lm衬砌lm，衬砌厚度15—25cm，当开挖中遇到岩石可采用风钻或凿岩机钻炮眼小药量电引爆的浅眼爆炸法施工，要在炮眼附近加强支护，防止振坍孔壁，爆破后再采用人工清凿继续开挖，以这种方式循环进行施工，直至桩底设计标高。注意每次混凝土衬砌浇筑前都要将内模定位一次，以保证桩的垂直度和水平位置。

③为保证施工安全，所有作业人员都必须配戴安全帽、安全带。挖孔工作暂停时，孔口必须加盖。

④孔内通风：通过φ50的塑料管不断的将新鲜空气运到孔底，中间停工再复工前将井底的空气也要彻底抽换。每次爆破后应随即进行通风排烟清孔,检查孔内无毒后，施工人员再下孔操作。孔深超过l0rn时，应经常检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3％，应增加通风措施。

⑤排水：孔内如渗水量不大，可以采用人工排水，当挖到桩底时，可在桩位的一角挖集水坑，用潜水泵抽水，渗水较大应边施工边采用抽水坑抽水，如同一墩台有几个桩孔同时施工，可以安排超前井挖，使地下水集中在一孔内排除。一般说混凝土衬砌有较好的防水作用，是挖孔桩护壁支撑的首选施工方案。

⑥吊装钢筋笼及灌筑桩身混凝土。

● 当桩孔内基本无水时，采用常规的混凝土浇筑方法

●当孔内渗水较快，但还能快速抽干渗水的桩孔，采用简易导管法施工。混凝土浇筑的准备工作就绪，用潜水泵进行孔内抽水，当抽到孔内水深只剩l0cm左右时，提出潜水泵，立即向漏斗和导管内泵送混凝土，待导管内混凝土充满到漏斗面上时，用导链将导管出口，使导管内的混凝土迅速填充孔底并上升包围住导管提升20cm，继续浇灌混凝土，当混凝土不再向孔底流动而上升到漏斗面上时，提升导管，使混凝土继续灌注，依照此方法循环，当到一定高度时(接近导链顶)，就拆除上面一节导管，随着混凝土面的不断上升，导管陆续拆除，当达到桩顶设计标高以上10～20cm时，即可排出表面积水，使用插入式振动器对混凝土表面加以振动，清除表面浮浆。此法留的桩头较短，混凝土的坍落度应控制在16～18cm左右。

●当渗水量很大(>6mm／min时)，抽水施工有困难时，应采用钻孔灌注桩的水下混凝土浇筑法施工。

(4)管柱基础

1)概述

①管柱基础适用于深水，有潮汐影响，岩石起伏不平，无覆盖层或覆盖层很深的河床，(不适用于有严重地质缺陷的地区)，水位的变化对管柱施工影响不大，如下沉管柱，钻岩及灌注水下混凝土可不受水位限制，全年均能施工。

②管柱基础形式，基本上分为两类，一类是管柱下沉至坚硬的岩层，与岩层固接或铰接，成为柱式管柱：另一类管柱下沉至密实的土层，藉柱底承压力与桩周磨擦力共同受力，成为磨擦管柱。

③管柱有钢筋混凝土管柱，预应力混凝土管柱及钢管柱三种，前者适用于人土深度小于25m下沉振动力不大场所。

②保证灌注水下混凝土的整体、密实性，应采取下列措施。

●导管埋入混凝土中深度至少lm以上，2—4m为宜。

●混凝土坍落度采用18～20cm，收尾时用20～22cm

③围堰内抽水应在封底混凝土达到规定强度后进行抽水。

●抽水前对钢板桩与导环之间的所有空隙用硬木楔或铁片进行填塞，水下部分由潜水员进行。

●刚开始抽水时，可利用吸泥管进行抽水，等抽不上来时，再将水泵放人围堰内抽水，同时应配备从堰外向内灌水的水泵，一旦发生变形立即向堰内灌水，保持内外平衡。待检查处理后再抽水。

●抽水过程中，须派专人对钢板桩和内导环进行观察，同时由专门人员进行堵漏，堵漏工作堰内外同时进行，堰内用棉絮，堰外用细煤碴和木屑混合物倒人漏水部分。

(5)沉井基础施工

1)施工前准备

①详细调查了解水文地质情况，对沉井下沉所通过的地层地质构造，土层深度，特性，地勘孔位(每个沉井应至少有两个钻孔)，以及河道通航，流水，高水位等各项水文资料。

②清理场地

①筑岛：分无围堰的土岛和有围堰的岛(用砂夹卵石填筑)

●土岛：适用于浅水，流速不大的场所，筑岛用料为砂及砾石，其外侧边坡不应陡于1：2。为避免冲刷迎水面应堆码草袋。

●围堰筑岛：各种围堰形式详见桩基施工。

②混凝土及钢筋混凝土沉井制作常用方法：在岸滩式浅水中修造沉井，采用筑岛法施，在深水中修造沉井，采用浮式沉井施工。

③筑岛法施工沉井的制作

●筑岛：依据设计图纸和桥位测量基线桩定出筑岛中心桩，整平，填实，筑岛顶面应高出施工水位0.5m以上。

●铺设垫木

●沉井模板安装

模板安装顺序为：

●沉井混凝土灌筑，养护及拆模

●沉井接高注意事项：接高时底节顶面应高出地面0.5～1.0m，应在下沉偏差允许范围内接高。

当沉井底节在偏斜状态时，严禁竖直向上接高，接高时各节的竖向中轴线应与下面的一节重合，外壁应竖直。

3)沉井下沉

①沉井下沉主要是通过从井孔内挖土，清除刃脚下阻力，依靠自重克服井壁摩擦力下沉。

②排水开挖下沉：在稳定的土层中，渗水量小于lm3／(㎡·h)，可采用排水开挖下深。

③不排水开挖下沉具体要求：

●井内挖土深度，一般根据土质而定，最深不应低于刃脚下2m。

●尽量加大刃脚对土的压力。

●通过粉砂，细砂等松软地层时，不宜以降低井内水位而减少浮力的办法，促使沉井下沉。应保持井内水位比井外高1～2m以防止流砂涌向井内，引起沉井倾斜。

●除了纠偏外，井内的土应由各井孔均匀清除，各孔内高差不超过50cm。

④抓土下沉施工

⑤吸泥下沉

4)沉井的施工测量

①沉井顶面中心测量：在岸上导线点利用红外线测距仪，直接测出沉井中心位置或利用预先设置的基线三角网进行交汇法测出沉井中心位置，根据中心位置检查沉井各点下沉中的偏差，在施工中予以纠正。

②刃脚标高测量

●沉井下沉前求出刃脚假定标高，下沉接高时，将刃脚底面标高返至沉井顶面。

●接高测量。

●下沉深度测量。

5)沉井基底清理

①沉井下到设计标高后，应进行基底清理以便封底。

②排水清基

6)沉井封底

①可分为排水封底和不排水封底两种，依据井底渗水情况选用。不排水封底有三种方法：垂直导管法灌注水下混凝土，堆土灌浆法和装袋法灌注水下混凝土。

②导管法灌注水下混凝土：其施工方法与钻孔桩水下混凝土基本要求相同，一般采用一根或多根导管混凝土时(或依次灌注)。

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