第1章 桥梁基础施工02

1、基础将墩台传来的荷载传递给地基。基础问题复杂多变，且属隐蔽工程。基础与方案、安全、造价、工期、施工难易、事故相关。第四章 桥梁基础施工桥梁基础类型明挖扩大基础：桩基础：管柱基础：沉井基础：重力式深水基础：组合式基础：沉入桩、钻孔灌注桩、大直径钻孔预埋桩双壁钢围堰+钻孔灌注桩、沉井+管柱(钻孔桩)、钟形基础加桩、地下连续墙箱形基础、锁扣钢管桩基础类型与水深和覆盖层的土质、深度的关系（表4-1）机械开挖、人工开挖；土石围堰开挖、板桩围堰开挖排水、不排水、空气幕、泥浆润滑套下沉法地下连续墙：扩大基础属于直接基础，将基础底板设在直接承载的地基上。特点：扩大基础造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采

2、用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。扩大基础通常采用明挖的方式施工，工序为：明挖扩大基础1、定位放样2、开挖 3、排水 4、基底检验与处理5、立模绑钢筋6、浇筑混凝土、养护7、拆模8、回填土开挖陆地基坑开挖水中基坑开挖直衬板式、横衬板式(Fig. 45)、框架式(Fig. 6)、锚桩式、斜撑式、锚杆式 (Fig. 7)混凝土护壁：喷射、现浇(P47)钢板桩、钢筋混凝土桩护筒土石围堰(Fig. 9、Tab. 6)木笼围堰或竹笼围堰(Fig. 11)钢板桩围堰(Fig. 1213)套箱围堰(Fig. 14)双薄壁围堰(Fig. 15)坑壁无支撑坑壁有支撑

3、围堰要求(P48)类型(Tab. 4-5)(适用情况P46)适用情况(P45)基坑坡度(Fig. 4-2) 、挖掘、提升、运输方法(Fig. 4-3) 注意事项(P46)坑壁无支撑的基坑2、设护道5、30cm人工开挖6、少在雨季施工1、设截水沟基坑施工的注意事项3、观察裂缝、塌落4、抓紧施工7、原土及时回填排水渗水量的计算排水方法基坑在干枯河床时(For. 2)基坑临近有水的河沿时(For. 3)含水层为均质土，且基坑具有不透水的板桩围堰(For. 45)缺少水文地质资料时(For. 6，Tab. 1112)集水坑排水法土的渗透系数渗水量的计算抽水实验资料计算法经验近似法(Tab. 7)按颗粒

4、成分计算法(Tab. 8)井点排水法轻型井点喷射井点射流泵井点电渗井点管井井点、深井泵其他排水法P56板桩法、沉井法、帷幕法井点降水设备安插到位的井点降水管承台开挖基底检验与处理(P5758)基础圬工浇(砌)筑(P5860)地基加固及实例(P6062)桩基将荷载传给地基深处。根据结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，选择桩型和成桩工艺。 桩基础按施工方法分木桩、RC桩、PC桩、钢桩预制桩灌筑桩沉入桩：锤击沉桩、射水沉桩、振动沉桩、静力沉桩、钻孔埋置桩沉管灌筑桩、钻孔灌筑桩、挖孔灌筑桩桩的分类按制作方法分按材料分灌

5、筑桩：摩擦型桩：按承载性能分端承型桩：摩擦桩、端承摩擦桩端承桩、摩擦端承桩按使用功能分抗压桩、抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩沉入桩所用的基桩主要为预制桩预制桩主要有混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管或型钢的钢桩等。预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快，是广泛应用的桩型之一。 技术参数、应用(P63-65)。制桩、起吊要点(P6566)。桩基础 沉入桩施工工序：1、预制：整理场地、立模板、绑钢筋、浇筑混凝土并养护2、吊运： 3、桩架定位4、沉桩：起吊、就位、按一定顺序打桩5、接桩：法兰盘连接、钢板连接、硫磺砂浆（胶泥）连接6、送桩：桩顶位于地面以下时（判别桩是否已到位） 钢筋混凝土预制桩

6、制作钢筋、模板施工。架 钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑混凝土预制桩的接桩方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种。前二种可用于各类土层；硫磺胶泥锚接适用于软土层，且对一级建筑桩基、承受拔力以及抗震设防地区的桩宜慎重选用。打入第一节桩体电焊接桩。锤击沉桩锤击法是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层。一般桩径不能太大（不大于0.6米），入土深度在40米左右。适用情况(P67)：一般适用于中密砂类土、黏性土。打桩设备(P6770)：沉桩设备是桩基施工质量与成败的关键。包括桩锤、桩架以及动力装置。（表4-26）（桩锤的类型与选择考虑的因素）打桩顺序(P67)施工要点(P70)停锤标

7、准(P71)Hammer on pile（桩锤）。思考题：常见问题的处理1、贯入度发生急剧变化2、桩身突然急剧下沉并有倾斜、位移3、桩头破碎或桩身开裂4、桩周地面有严重隆起或下沉5、桩架发生偏斜或晃动6、锤击过程中桩有上浮7、桩未发生急剧下沉，但发生倾斜、移动8、桩不下沉、桩身颤动、桩锤回跳9、桩身转动。振动沉桩(P72)射水沉桩(P71)。静压沉桩 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音。静力压桩适用于软弱土层。 静力压桩机。木桩 钱塘江大桥有7个桥墩是木桩，每墩160根长30m、平均直径0.3m的木桩，用单打汽锤(锤重5.8t)及射水法，借助20m长

8、的钢送桩，打入水面以下1620m，再将气压沉箱用作桩顶承台。上海外滩万国建筑群钢桩钢桩包括钢管桩、 H 型桩及其他异型钢桩。 钢管桩直径有400 1000 ，钢管壁厚为 918mm ； H 型钢则有 200200 400400 ，其翼缘和腹板厚度为 1225mm 。钢桩的分段长度一般不宜超过 1215m 。钢桩的端部形式，应根据桩所穿越的土层、桩端持力层性质、桩的尺寸、挤土效应等因素综合考虑确定。钢管桩常采用两种形式：带加强箍或不带加强箍的敞口形式以及平底或锥底的闭口形式。 H 型钢桩则可采用带端板和不带端板的形式，不带端板的桩端可做成锥底或平底。 例：杨浦大桥主墩基础为168根长53m的90

9、0mm的钢管群桩，持力层为粉细砂层。采取桩内挖土后灌注混凝土的方法防腐。 打桩顺序合理与否，会直接影响打桩速度、打桩质量及周围环境。打桩顺序影响挤土方向。打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：由一侧向单一方向进行(a) ；自中间向两个方向对称进行(b) ；自中间向四周进行(c) 。第一种打桩顺序，打桩推进方向宜逐排改变，以免土朝一个方向挤压而导致土壤挤压不均匀；对于同一排桩，还可采用间隔跳打的方式。对于密集桩群，应采用自中间向两个方向或向四周对称施打的顺序；当一侧毗邻建筑物或有其他须保护的地下、地面构筑物、管线等时，应由毗邻建筑物处向另一方向施打。 此外

10、，打桩宜先深后浅，先大后小，先长后短。这样可避免后施工的桩对先施工的桩产生挤压而发生桩位偏斜。 打桩顺序从一侧向另一侧顺序打桩从中间向两侧打桩由中间向四周顺序打桩摩擦型端承摩擦型摩擦端承型端承型 不同形式承载桩的桩身应力分布承载桩类型不同，应力分布也不相同。在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩为摩擦型桩，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受的桩为端承摩擦型桩；在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受的桩为端承型桩，桩顶荷载主要由桩端阻力承受的桩为摩擦端承型桩。沉入桩实例东海大桥杭州湾大桥 金塘大桥采用不同的挖孔方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计高程后，将钢筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土形

11、成基础。发展：桩径达6m，深度超过100m。特点：适应持力土层的起伏变化；根据受力配置钢筋。钻孔灌注桩 与沉入桩的比较(P75)。钻孔方法：冲击法、冲抓法、旋转法（图4-33 常用钻头的形式）各种成孔设备方法的使用范围 (P77表4-29 适用范围参考)。桩基础 钻孔灌注桩施工工序1、场地布置：确定材料堆场、泥浆坑位置、泥浆槽布设2、准备工作：埋设护筒、泥浆制备、搭设施工平台3、钻孔：（关键工序）下钻杆、钻头进行钻孔，同时泥浆护壁4、成孔检查、清孔、吊放钢筋笼5、下导管、水下混凝土浇筑护筒的作用：1、稳定孔壁、防止坍孔；2、隔离地表水；3、保护孔口地面；4、固定桩孔位置、钻头导向；5、承受施工

12、平台。护筒的材料：木、钢、钢筋混凝土施工要点：埋设护筒泥浆由高塑性粘土或膨润土和水拌合而成，也可利用钻削下来的粘性土与水混合自造泥浆。泥浆的作用：1、浮悬钻渣2、冷却钻头3、润滑钻具4、增大静水压力，并在孔壁形成泥皮、隔断孔内外水渗流、防止坍孔泥浆性能指标 (表4- 31) 泥浆不能太稀也不能太稠。泥浆泵流量要求(P80)：泥浆泵应有足够的流量，以免影响钻进速度。流量计算公式 4-12、4-14。泥浆制备。成孔方法1、沉管灌注桩(P81)：用锤击或振动的方法将钢管沉入土内，在管内浇筑混凝土，随灌随拔管而形成灌注桩。图4-37 优点：排除了塌孔危险，是比较可靠的成孔方法。但施工深度不大于40米。

13、2、钻(冲)孔灌注桩(P82)：一般采用螺旋钻头或冲击锥等成孔，或用旋转机具辅以高压水冲成孔。 常用方法： a、正循环回转法：钻进与排渣同时连续进行，施工占地多，机具设备较复杂。 b、反循环回转法：管路易堵塞，孔壁塌孔的可能性较正循环大，需用较高质量的泥浆。 c、潜水工程电钻法：机具轻便，噪声小，钻孔率高，但水下工作易发生故障。 d、冲抓锥法：适用土质较广。 e、冲击锥法不能钻斜孔，施工慢。3、挖孔灌注桩(P84)：用人工和小型爆破，配合简单机具挖掘成孔，适用于无水或少量地下水的土层。正循环：泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀池，经沉淀

14、的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。反循环：泥浆流入钻孔，然后，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放渣土的能力强大。 正循环与反循环正循环 反循环1 一钻头； 2 一泥浆循环方向； 3 一沉淀池； 4 一泥浆池；5 一泥浆泵； 6 一砂石泵； 7 一水阀； 8 一钻杆； 9 一钻机回旋装置 清孔的作用：1、抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土层而降低桩的承载能力。2、为水下混凝土的灌筑创造了良好条件，使测孔深正确，灌筑顺利。清孔的方法：抽浆法（较彻底）、换

15、浆法（适用于正反循环法）、掏渣法、喷射清孔法、砂浆置换钻渣清孔法。清孔的质量要求：P85成孔检查与清孔成孔质量允许偏差 钻孔在清孔后，应使用仪器对成孔后的孔位、孔深、孔形、孔径、竖直度、泥浆相对密度、孔底沉淀厚度进行检查。1、孔的中心位置：群桩：不大于10cm；单排桩：不大于5cm；2、孔径： 不小于设计桩径；3、倾斜度： 直桩：小于1/100；斜桩：小于设计斜度的土2.5%；4、孔深： 摩擦桩：不小于设计规定；柱桩：比设计深度超深不小于5cm；5、孔内沉淀土厚度： 摩擦桩：不大0.40.6d；柱桩：不大于设计规定；6、清孔后泥浆指标： 相对密度1.051.2，粘度1720，含砂率4%；钻孔事

16、故1、坍孔2、钻孔偏斜3、掉钻落物4、糊钻5、扩孔、缩孔6、卡钻7、钻杆折断桩身质量检测 1、超声波检测法 2、大应变检测法 3、小应变检测法 4、水电效应法 5、取混凝土芯法课下自学P86桩基础 钻孔埋置预制空心桩钻孔灌注桩实例鄂黄长江大桥杭州湾跨海大桥南京长江三桥 苏通长江大桥武汉长江大桥水深超过35m，采用气压沉箱不合适。经苏联专家西林建议，我国试验实现了管柱基础。施工步骤：1、将外径1.55m的管柱插入河床，用振动打桩机及高压射水下沉，使管柱达到岩面。2、用冲击钻在管柱内冲击岩石，钻成直径约1.4m、深27m的岩孔。3、下放钢筋笼，水下混凝土填满岩孔及管柱。4、插大钢板桩围堰，封底后抽

17、水灌注承台及墩身。管柱基础管柱下沉方法1、振动沉桩机振动下沉 2、振动与管内除土下沉3、振动配合吸泥机吸泥下沉 4、振动配合高压射水下沉5、振动配合射水、射风、吸泥下沉沉井基础适应的水文地质场合1、地表地基土的承载力不足，而持力层埋置较深2、河流冲刷大，或河中有较大卵石不宜于桩基施工 3、岩层表面较平坦，覆盖层不厚，但河水较深特 点1、埋置深度很大2、整体稳定性好，刚度大，能承受较大的荷载3、即是基础又可作为施工围堰4、设备简单，工艺不复杂5、施工工期长，可能会出现倾斜、下沉困难等情况实 例1、南京长江大桥1#墩基础，20.224.954.87m2、江阴长江大桥北锚碇基础，516958m筑岛沉

18、井沉井基础分类浮式沉井泥浆润滑套沉井空气幕沉井。架沉井施工工序沉井基础 筑岛沉井筑岛土料与筑岛基本要求(P95)立模板支撑立接高沉井模板时，不宜直接支撑于地面，以免因自重增加沉井下沉，使混凝土产生拉应力而开裂。抽垫木的原则以定位垫木为中心，由远到近，先短边后长边，最后定位垫木，分区、依次、对称同步进行。拆模板顺序1、井壁外側和内侧模板2、隔墙下支撑及底模板3、刃脚斜面下支撑和模板沉井垫木垫木拆除。沉井下沉方法 排水下沉 不排水下沉 抓土下沉 吸泥下沉下沉辅助措施 高压射水 压重下沉 空气幕下沉 泥浆润滑套下沉土质松软先挖中部，深约4050厘米，均匀向四周开挖，距刃脚1米处，分层挖刃脚下的土土质

19、比较坚实坚硬土质先按抽垫顺序开挖，并回填砂土，最后再挖土下沉岩层打眼爆破，风镐3 2 12 1 3 1 2把沉井底节做成空体结构，或采取其他办法使其在水中漂浮，用船只将其拖运到设计位置，再逐步用混凝土或水灌注，增大自重，使其在水中徐徐下沉，直达河底。沉井基础 浮式沉井沉井基础 泥浆润滑套沉井在沉井外壁周围与土层间设置泥浆隔离层，以减小土壤与井壁的摩擦力，从而可以减轻沉井自重，加大下沉深度，提高下沉效率。九江大桥平均下沉速度达到0.27m/h。沉井基础 空气幕沉井壁后压气沉井，系在沉井井壁周围预埋若干层管路，每层管钻有许多小孔，接通压缩空气向井壁外面喷射，气流沿沉井外壁上升，带动沙粒翻滚，形成液

20、化，黏土则形成泥浆，从而使土对井壁的摩擦力减小，沉井顺利下沉。1、筑岛被水流冲坏或沉井一侧的土被水流冲空2、沉今刃脚下土层软硬不均3、没有对称地抽出垫木或未及时回填夯实4、除土不均匀，使井内土面高低相差过大5、刃脚下掏空过多，沉井突然下沉6、刃脚一角或一侧被障碍物搁住没有及时发觉和处理7、井外弃土或河床高低相差过大，偏土压对沉井的水平推移8、排水沟开挖时，井内大量翻砂9、土层或岩面倾斜较大，沉井沿倾斜面滑动10、在软塑至流动状态的淤泥中，沉井易于偏斜沉井偏差原因及预防P102 Tab44沉井实例江阴北锚碇苏通长江大桥初步设计方案浮运钢沉井概述：是一种新型的桥梁基础形式。它是在泥浆护壁条件下，采用专用的挖槽设备，沿着基础结构物的周边，在地基中顺次挖出一个具有一定宽度与深度的槽孔，然后在槽内安放钢筋笼，浇筑混凝土，逐步形成的一道连续的地下钢筋混凝土墙。分类：按槽孔形式，分为壁板式、桩排式和组合式 按墙体材料分为钢筋混凝土、素混凝土、塑性混凝土和黏 土等 按挖槽方式分