桥梁工程施工-桥梁基础施工之扩大浅基础施工

教学单元六

桥梁基础施工之浅基础施工1－浅基础的概念2－浅基础的施工3－水中浅基础的施工主要内容

1、浅基础

定义：通常将埋置深度较浅（一般在数米以内），且施工相对简单的基础称为浅基础。

特点：施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，故亦称为明挖基础。设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。

浅基础优点

开挖简便；需用机具少；便于组织快速施工；便于基底的检查和处理。2、浅基础施工的主要内容

基础的定位放样；基坑开挖；基坑排水；基坑的检验与基底土的处理基础的浇筑及坑基的回填2.1基础的定位放样基础的定位放样就是将设计图纸上的墩台位置和尺寸标定到实际工地上。定位工作可分为垂直定位和水平定位。垂直定位是定出墩台基础各部分的标高，可借助施工现场的水准基点进行；水平定位是定出基础在平面上的位置。一般可先走出桥梁的主轴线Ⅰ—Ⅰ，然后定出墩台轴线1—1，2—2，3—3，4—4，最后详细定位，确定基础各部分尺寸。由于定位桩随着基坑的开挖，必将被挖去，因此还必须在基坑位置以外不受施工影响的地方钉立定位桩的护桩，以备在施工中能随时检查基坑和基础的位置是否正确。桥梁墩台基础的定位基坑外围通常可用龙门板固定，或在地面上以石灰线标出。基础放样为建造基础而开挖的基坑，其形状和开挖面的大小可根据墩台基础及下部结构的形式、施工条件的要求，挖成方形、矩形或长条形的坑槽。基坑的深度视基础埋置深度而定。基坑开挖的断面是否设置坑壁围护结构，可视土的类别性质、基坑暴露时间长短、地下水位的高低及施工场地大小等因素而定。开挖基坑时常采用机械与人工相结合的施工方法，它不需要复杂的机具，技术条件较简单，易操作。常用的机具多为位于坑顶由起吊机操纵的挖土斗和抓土斗，对于大方量的特大基坑，也可用铲式挖土机、铲运机和自卸车等。当基坑采用机械挖土，挖至距设计标高约0.3m时，应采用人工补挖修整，以保证地基土的结构不被扰动和破坏。2.2基坑的开挖1）不设围护的基坑当坑壁不设围护时，可将坑壁挖成竖直或斜坡形。竖直坑壁只有在岩石地基或基坑不深又无地下水的黏性土地基中采用。在一般土质条件下开挖基坑时，应采用放坡开挖的方法。在基坑深度不超过5m、地基土质湿度正常、开挖暴露时间不超过15d的情况下，可参照表4-1选定基坑坑壁坡度。基坑底面应满足基础施工的要求，对渗水的土质基坑，一般按基底的平面尺寸，每边增宽0.5～1.0m，以便在基底外设置排水沟、集水坑和基础模板。为了保证坑壁边坡的稳定，当基坑深度较大时，应在边坡中段加设宽度为0.5～1.0m的平台，如图4-3所示。在坑顶周围必要时应设置排水沟，以免地面水流入坑内。当基坑顶缘有动载时，顶缘与动载之间至少应留1m宽的护道。基坑放坡开挖（单位：m）2）没有围护的坑基当坑壁土质松软、边坡不易稳定，或放坡开挖受到现场限制，或放坡开挖造成土方量过大时，宜采用加设围护结构的竖直坑壁基坑，这样既可保证施工的安全，又可大量减少土方量。（1）挡板支撑。挡板支撑适用于开挖面积不大、地下水位较低、挖基深度较浅的基坑。根据具体情况，挡板可垂直设置或水平横放。挡板支撑由立木、横枋、顶撑及衬板组成。衬板厚度为4～6cm，为便于挖基运土，顶撑应设在同一垂直面内。挡板支撑（2）钢木结合支撑。当基坑深度在3m以上，或因基坑过宽、支撑过多而影响基坑出土时，可沿基坑周围每隔1.5m左右打入一根工字钢或钢轨至坑底面以下1m左右，并用钢拉杆把型钢的上端锚固于锚桩上，随着基坑下挖设置水平衬板，并在型钢与衬板之间用木楔塞紧。钢木结合支撑1—基坑底；2—木楔；3—型钢；4—拉杆；5—锚栓；6—衬板（3）板桩支撑。当基坑的平面尺寸较大、基坑较深，或因土质、水文资料、场地的限制及开挖对邻近建筑物有影响时，可采用板桩支撑。板桩的设置方法与挡板支撑不同，其特点是先将板桩打入土中，待桩尖深入到基坑底以下一定深度时才开始开挖基坑。当基坑较深时，可待基坑挖至一定深度后，再在板桩上部加设横向支撑或设置锚桩，以增强板桩的稳定性。板桩的常用材料有木、钢和钢筋混凝土。木板桩的成本较低，容易加工制作，但强度较低，故不适用于含卵石和坚硬的土层。同时受木材长度的限制，基坑深度为3～5m时才可采用。为减少渗水，木板桩的接缝应密合。在断面形式上，当板厚大于80mm时，应采用凸凹形梯口的企口缝；小于或等于80mm时，可采用人字形榫口。木板桩钢板桩的断面形式木板桩的施工1—导桩；2—板桩；3—水平导木混凝土护壁适用于深度较大的各种土质的基坑。在基坑开挖前，应先界定基坑开挖面，除较浅的基坑外，考虑到受力条件，应尽量采用圆形基坑。在基坑口先设置预制或就地浇制的混凝土护筒，护筒的长度为1～2m，护筒的厚度视基坑直径大小和土质情况而定，一般为10～40mm。护筒以下的坑壁采用喷射或现浇混凝土，一般是随挖随喷（浇），直至坑底。（4）混凝土护壁。1）表面排水法表面排水法是施工中应用最普遍的排水方法。在开挖基坑时，先在坑底四周挖好边沟，并挖1～2个集水井，使坑内积水由边沟流至集水井，然后再由集水井通过抽水机向外排水。要求抽水机的排水能力要大于基坑的渗水量，施工前必须对基坑的渗水量进行估算，以便正确拟定排水措施，配足排水设备。2.3坑基排水（1）渗水量的估算基坑渗水量的大小与土的透水性、基坑内外的水头差、基坑坑壁围护结构的种类及基坑渗水面积等因素有关。估算渗水量的方法有两种，一种是通过抽水试验，另一种是利用经验公式估算。前者是在工地的试坑或钻孔中直接进行抽水试验，其所得的数据比较可靠，但操作麻烦，而且要在工地现场进行；后者方法简便，但估算结果准确性差。对于放坡开挖的基坑，基坑渗水量可用式（4-1）估算。

（4-1）放坡开挖的基坑对于有板桩围护的基坑，可用式（4-2）估算渗水量。

（4-2）板桩围护的基坑（2）水泵的选用选用什么排水机具，应视基坑内渗水量的大小和具体情况而定。当渗水量很小时，可用人工排水或小型水泵抽水。当渗水量较大时，一般用电动或内燃发动机的离心式抽水机。要求水泵总排水能力为（1.5～2.0）Q。考虑到排水过程中，机械可能会发生故障，故应配有备用水泵。水泵应根据基坑深度、水深及水泵吸程大小分别安装在坑顶、坑中护坡道或活动脚手架上。当坑深大于吸程加扬程时，可用多台水泵串联或采用高压水泵。轻型井点法主要是利用“下降漏斗”降低地下水位，开挖基坑前在基坑四周打入若干根井管，井管下端1.5m左右为滤管，上面钻有若干直径约为2mm的滤水孔，各个井管用集水管连接，并不断抽水。由于抽水使井管两侧一定范围内的水位逐渐下降，形成了向井管附近弯曲的下降曲线，即“下降漏斗”。地下水位应逐渐降低到坑底设计标高以下，以保证施工能在干燥无水的情况下进行。2）轻型井点法从井中抽水时的“下降漏斗”（1）轻型井点系统的主要设备。①井点管。井点管采用直径为50mm的钢管，其下端头为长1～2m的滤管，滤管是在直径为50mm的钢管上打直径为10～15mm的孔（呈梅花形布置），孔间距为30～40mm。在管外用铅丝以螺旋形缠绕起来。先包一层40目的细滤网，再包一层18目的粗滤网，滤网用铜网或尼龙网均可，滤网外再缠绕一层粗铁丝保护滤网，滤管下端装铸铁管靴。②集水管。集水管用内径为102～127mm的钢管分段连接，间隔1～2m设一个与井点管连接的短接头。③连接管。连接管用直径为40～50mm的胶皮管或塑料管。连接管上宜装阀门。④抽水装备。抽水装备主要由真空泵（常用的有V-5或V-6型）、离心水泵和集水箱组成，离心水泵与真空泵分开，用两个电动机带动。（2）井点的布置应根据基坑的大小、平面尺寸和降水深度的要求，以及土层的渗透性和地下水流向等因素对井点进行布置。若要求降水深度为4～5m，可用单排井点；若降水深度要求大于6m，则可采用两级或多级井点。如基坑宽度小于5m，则可在地下水流的上游设置单排井点。当基坑面积较大时，可设置不封闭井点或封闭井点（如环形、U形），井点管距基坑壁应不小于1m，井点管的间距宜为1.0～1.8m，最大不超过3m。井点的布置（3）使用注意事项降水系统接通后，进行试抽水。若无漏水、漏气和淤塞等现象，即可使用。同时还应注意控制真空度。在系统中装真空表，一般真空度应不低于55.3kPa，若管路井点有漏气，则会造成真空度达不到要求。为了保证能够连续抽水，应配置双套电源。待基础浇筑回填后，才能拆除井点。冬季施工时，还应对集水管作保温处理。挖好基坑后，在基础浇筑前应进行验坑，检查是否符合设计要求。检查的主要内容包括如下几项。（1）基坑底面标高和平面位置及平面尺寸是否与原设计相符。（2）检查基底土质与设计资料是否相符，如有出入，应取样做土质分析试验，同时由施工单位及时会同有关部门共同研究处理办法。（3）当坑底暴露的地质特别复杂，属于下列情况之一时，应变更基础设计方案（变更基础埋深或基础类型）。2.4基坑的检验与基底土的处理（1）对于黏性土层上的基础，修整其承重面时，应按其天然状态铲平，不得用回填土夯实的办法处理。必要时可在基底夯入10cm以上的碎石层，碎石层的顶面应低于基底标高。修整妥善后应在短时间内浇筑基础，不得暴露过久。（2）对碎石土或砂土，其承重面经过修理平整后，在基础施工前应先铺一层2cm厚的水泥砂浆。基底检验合格后，还应按不同地质情况做如下处理。（3）对未风化的岩层，应先将岩层面上的松散石块、淤泥、苔藓等清除干净。若岩层倾斜，应将岩面凿平。为防止基础滑动，可采取必要的锚固措施来加强基础与岩层之间的连接。（4）对于软硬不均匀的地层，应将软质土层挖除，使基础全部支承在硬土上，以避免基础发生不均匀下沉或倾斜。（5）坑底如发现有泉眼涌水，应立即通过堵塞（如用木棒塞住泉眼）或排水加以处理，不得任其浸泡基坑。基底检验合格后，还应按不同地质情况做如下处理。基础的浇筑一般都是在干燥无水的情况下进行的，只有当渗水量很大、排水很困难时，才采用水下灌注混凝土的方法。排水浇筑时，应防止渗水浸泡圬工，以免降低混凝土强度。此外，还应注意石砌基础在砌筑中应使石块大面朝下，外圈块石必须坐浆，要求丁顺相间，以加强石块之间的连接。混凝土浇筑的基础应在终凝后才允许浸水，不浸水部分仍需养生。基础浇筑完成后，应检验质量和各部位尺寸是否符合设计要求，如无问题，即可选用好土回填基坑，并应分层夯实，回填层厚不宜大于30cm。2.5基础的浇筑及坑基的回填桥梁墩台基础往往位于地表水位以下，而且有的河流水的流速较大，而施工时常常希望在无水或静水条件下进行。为了解决这一矛盾，可变水中施工为旱地施工。其办法是首先在基坑外围设置一道封闭的临时性挡水结构物（围堰）。在围堰修筑好后，即可以排水开挖基坑，或在静水条件下进行水下开挖基坑，并继续下步工序，这些施工内容与旱地上的浅基础施工基本相同。3水中浅基础的施工围堰必须满足以下的要求：

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20～40cm。围堰的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，以及影响通航、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，围堰不至发生破裂，滑动或倾覆。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的河床的冲刷均应有防护措施。围堰施工一般应安排在枯水期间进行。土围堰适用于水深不超过2m、流速小于0.5m/s、河床土质为不透水或透水甚微的河道。在修筑前应将河底杂物清理干净以防漏水。修筑时应从上游开始，至下游合拢。如图所示，堰顶宽一般为1.0～2.0m，视施工场地需要而定。堰外侧边坡的坡度视填土在水中的自然坡度而定，一般为1∶2～1∶3；堰内边坡的坡度一般为1∶1～1∶1.5，坡脚与基坑边缘的距离根据河床土质及基坑深度而定，但不得小于1.0m。如果用砂土修筑围堰，为了减少渗水需在外坡侧面用黏土覆盖或设置黏土心墙。当水的流速较大时，可在外坡面用草皮、柴排、草袋加以防护。3.1土围堰土围堰（单位：m）当水深不超过3.5m、流速小于2.0m/s时，可采用草（麻）袋围堰。如图所示，堰顶宽一般为1～2m，有黏土心墙时为2.0～2.5m；堰外坡的坡度视水深及流速而定，一般为1∶0.5～1∶1，堰内坡的坡度一般为1∶0.2～1∶0.5，内坡脚距基坑边缘不应小于1.0m。对袋装松散黏土，其装土量应为袋容量的1/2～2/3，袋口缝合。如用砂土装袋，则堰身中间必须夯填黏土心墙，以防围堰渗漏。3.2草（麻）袋围堰草（麻）袋围堰（单位：m）木板桩围堰适用于砂性土、黏性土和不含卵石的其他土质河床。当水深为2～4m时，可采用单层木板桩围堰，必要时可在板桩外围加填土堰，如图所示，但水的流速不宜超过