明挖基础施工（高速铁路桥涵施工）

3.1基础类型与特点CONTENTS目录1基础的类型与适用条件2明挖基础特点PART01基础的类型与适用条件浅置基础与深置基础桩基础与管柱基础沉井基础组合基础一、基础的类型与适用条件浅置基础与深置基础桥梁基础根据埋置深度分为浅置基础和深置基础两类。浅置基础深置基础埋深一般小于5m刚性扩大基础、明挖基础,指采用敞坑放坡开挖基坑，砌筑圬工的扩大基础。一般只宜于无水、少水或浅水河流的基础工程。埋深大于5m采用桩（管柱）基础或沉井基础，特殊桥位也可能采用其他大型基础或组合形式。有水时，称为水中基础。一、基础的类型与适用条件基础的类型桥梁基础的类型一、基础的类型与适用条件桩基础桩基础：将桩尖下至土层深处，再在桩顶灌注混凝土承台，使基桩与承台形成整体结构，然后在承台上砌筑墩台身。一、基础的类型与适用条件管柱基础：采用大直径预制管桩的桩基础,一般适用于深水、有覆盖层或无覆盖层、岩面起伏较大的情况。管柱基础一、基础的类型与适用条件区别区别：在制造和下沉施工阶段，管柱基础是管形构件，在运营阶段以柱的形式受力。管柱基础一、基础的类型与适用条件区别桩基础圆管柱基础一、基础的类型与适用条件沉井基础沉井基础：在墩台位置灌好的开口重型混凝土或钢筋混凝土井筒，然后在井内挖土，使井筒靠自重下沉，待沉至要求深度后依次在井内进行封底、填充及封顶，最后在顶盖上建造墩台身。一、基础的类型与适用条件由于井壁有防水、挡土作用，施工时无需另设护壁支撑，施工机具亦较简单且不受地形的限制。但沉井不宜用于不排水开挖的漂石层或倾斜岩层。若遇深水时可改用浮运钢沉井或薄壁钢丝网混凝土沉井。沉井基础一、基础的类型与适用条件沉井基础优点埋置深度大，整体性强，稳定性好，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时挡土和围水的结构物，施工工艺不复杂。缺点工期较长，对细砂及粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到大孤石或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。一、基础的类型与适用条件沉井基础一、基础的类型与适用条件组合基础组合基础：指由一些常见基础通过组合而形成的深水基础结构形式。双壁钢围堰加钻孔灌注桩基础施工步骤PART02明挖基础的特点明挖基础的形状明挖基础的分类明挖基础的材料明挖基础的优缺点明挖基础施工的主要内容二、明挖基础的特点明挖基础的形状明挖基础的平面形状常为矩形，也有其他形式(视墩台身底面的形状而定)；立面形状可为单层或多层台阶扩大形式，其与地基承载力及上部荷载大小有关。基础埋深一般不超过5m。二、明挖基础的特点明挖基础的分类刚性基础A柔性基础B二、明挖基础的特点明挖基础的材料混凝土片石混凝土浆砌片石二、明挖基础的特点明挖基础的优缺点稳定性好，施工简便，取材容易，能承受较大荷载，是桥梁的首选基础形式。优点自重大，在持力层为软弱土时，由于基础面积不能无限扩大，需要对地基进行处理或加固后才能采用。所以对于荷载较大、上部结构对沉降变形较为敏感、持力层土质较差且较厚的情况，不宜采用明挖基础。缺点二、明挖基础的特点高速铁路桥梁明挖基础材料为高性能混凝土，类型为刚性基础。明挖扩大基础平面、立面图二、明挖基础的特点明挖基础施工主要内容基坑定位放样A修筑围堰B基坑开挖C坑壁支撑和排水D地基检验与处理E砌筑基础及基坑回填F二、明挖基础的特点明挖基础施工主要内容如在水中修建基础，基坑开挖前还要修筑围堰。明挖基础的施工程序与主要工作内容如下：施工程序定位放样修筑围堰基坑开挖坑壁支撑和排水地基检验和处理砌筑基础基坑回填主要工作内容根据地质情况定出坡率，按中桩逐步接近法或断面法放出边框依水深和流速大小确定围堰类型，尺寸及修筑方法，围堰施工边坡的掌握及开挖坑壁支撑的类型、计算及施工、渗水量的计算及排水作业检查平面位置、尺寸、标高及地基容许承载力；基底处层面的处理排水、砌筑基础，掌握基础质量回填和夯实CONTENTS目录1基础的类型与适用条件2明挖基础特点3.2陆地明挖基础施工CONTENTS目录1陆地基坑开挖2浅水基础施工3基底检验和处理4基础施工PART01陆地基坑基坑放样与开挖坑壁支护基坑排水一、陆地基坑开挖基坑放样与开挖基坑定位放样1基坑放样2基坑开挖方法3不加支护开挖4基坑开挖前根据基础底面尺寸及埋置深度、土质及地下水位等情况确定基坑开挖的尺寸基坑底面尺寸和坑壁坡度确定后，根据基础纵、横向十字线方向和基底的设计标高，用横断面测量的方法放出基坑的开挖边桩机械开挖人工开挖垂直开挖放坡开挖支撑加固其他加固垂直坑壁斜坡坑壁阶梯坑壁上层斜坡下层垂直坑壁一、陆地基坑开挖基坑放样与开挖在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，防止地表水冲刷坑壁；基础顶缘有荷载时，则坑壁边缘应留有护道，静荷载距坑边缘不小于0.5m，动荷载不小于1.0m。弃土不得妨碍基坑施工，或影响坑壁稳定，一般弃土堆距基坑顶缘至少应等于基坑深度。一、陆地基坑开挖坑壁支护当基坑深度较大、放坡开挖危及邻近建筑物安全时；或土质松软无法保持边坡稳定时，应设置适当支撑维持坑壁稳定。1）挡板支撑2）喷射混凝土护壁工型钢桩衬板支承一、陆地基坑开挖坑壁支护1）挡板支撑当基坑较小、较浅，且地下水面在坑底以下时，可以采用挡板支撑。挡板支撑一般采用横放挡板或直立挡板，用立木、顶撑等使挡板紧贴在坑壁上挡土。当基坑深度大于3m时，可用钢木结合支撑。当基坑尺寸较大时，也可用斜撑式，如锚杆式支撑。工型钢桩衬板支承一、陆地基坑开挖坑壁支护锚杆式支撑是通过锚杆锚入土层或岩体来加固土层或围岩承载能力而起支护作用的。特点：支撑能力强，使用简便，节省材料，少占空间，施工干扰小，开挖与支护结合紧密。当其与喷射混凝土结合成为喷锚支护时，其优越性更加明显。一、陆地基坑开挖坑壁支护锚杆式支撑也可由拉杆和锚碇桩或锚碇板组成，叫做锚桩式支撑，如左图所示。一、陆地基坑开挖坑壁支护2）喷射混凝土护壁喷射混凝土护壁适于渗水量不大的粘性土、粉细砂及卵石地层。基坑开挖前，在地面处设混凝土环或弃土护圈，防止地表水或杂物掉入坑内。一、陆地基坑开挖坑壁支护混凝土的喷射顺序3对于集中的股水，可从无水或水小处开始，逐步向水大处喷护，最后用导管将集中的股水引出2对于渗水坑壁，则由上向下进行，以免新喷混凝土层流淌1对于无水的坑壁，由下向上依次进行一、陆地基坑开挖坑壁支护井口防护圈一、陆地基坑开挖基坑排水在基坑内基础范围外低处挖汇水井，并在基础外周围挖边沟，使水沿边沟流入汇水井，然后采用离心水泵等抽水机进行抽水。汇水井井壁要加以支护，井底铺一层粗砂或碎石层，以免井底土在抽水时被带走。1）汇水井排水一、陆地基坑开挖基坑排水汇水井排水法设备简单，费用低。但当地基为粉、细砂等透水性小且黏聚力也小的土层时，用汇水井排水将会困难且不安全，易出现“管涌”或“涌砂”现象，此时只能采用井点法降水或水下施工。1）汇水井排水一、陆地基坑开挖基坑排水在基坑的周围埋设端部带孔的金属管作为井管，并将这些井管连接到一个总管上，采用抽水泵从井内不断抽水。分为轻型井点、喷射井点、射流泵井点、深井泵井点。2）井点法降水PART02浅水基础施工土围堰草袋围堰钢板桩围堰二、浅水基础施工土围堰当水深在2m以内，流速0.3m/s以内，无冲刷作用，且河床土质渗水较小时宜采用土围堰，土围堰宜用粘性土填筑。当流速增大时，临水面边坡可用片石、草袋、竹笼等加以防护。二、浅水基础施工草袋围堰草袋围堰施工简便，取材较易，其适用范围比土围堰广。通常用于水深2.5m以内、流速1.5m／s以内的水流，且河床为透水小的土壤。草袋围堰一般采用双墙围堰，内外墙之间夹填粘性土，其厚度约为0.5～1.0m，以便更好地起隔水作用。二、浅水基础施工草袋围堰堰顶宽度根据水深来考虑，一般不小于2m，需存放机械时还要适当加宽。围堰的内外两侧需设置一定的坡度，使围堰保持稳定，其内侧底部距基坑边缘应不小于1.0m。二、浅水基础施工钢板桩围堰适用范围：一般适用于水深4～8m、流速大、覆盖层较厚的砂类土、半干硬黏土、碎石类土及风化岩等土层中。冲击打入01振动打入02静力压入03打入方式二、浅水基础施工钢板桩围堰施工简单、快捷、成本较低优点①整体刚度较小，抗水流及冲刷能力差②不宜于在水位较高的情况下使用③不宜灌注封底混凝土缺点PART03基底检验和处理基底检验基底处理三、基底检验和处理基底检验基底质量是墩台稳定的关键，且基底在基础圬工修建后即被掩盖，属于隐蔽工程，应经监理工程师验收签证后，再进行砌筑基础圬工。应对基底土质、基坑尺寸、基底高程和基底处理结果分别进行检验。三、基底检验和处理基底处理1）未风化的岩石基底全部开挖到新鲜岩面。岩面倾斜时，应凿平或凿成台阶，使承重面与墩台压力线垂直。岩面上的淤泥、苔藓及松碎石块应清除干净。三、基底检验和处理基底处理2）风化岩基底岩石的风化程度对其承载力影响很大，应会同设计、地质人员分析判断能否满足设计承载力要求，并注意基底各部位的风化程度是否相同。3）碎石土或砂土基底将基底修理平整并夯实，砌筑基础圬工时，先铺一层2cm厚的水泥砂浆。三、基底检验和处理基底处理4）粘土基底基坑分两阶段开挖，先挖到距设计标高20～30cm处，大致整平，搞好排水和砌筑圬工的准备工作后，再开挖到基底并铲平。5）泉眼泉眼应用堵塞或导流的方法处理。PART04基础施工四、基础施工基础砌筑分为干地基上砌筑、排水砌筑和水下混凝土封底后再排水砌筑三种方式。CONTENTS目录1陆地基坑开挖2浅水基础施工3基底检验和处理4基础施工3.3围堰施工CONTENTS目录1深水基础特点2深水围堰施工PART01深水基础特点桩基础管柱基础沉井基础组合基础一、深水基础特点我国桥梁深水基础的发展20世纪50年代管柱及混凝土桩基础(武汉长江大桥的管柱基础)20世纪60年代沉井和钻孔桩基础(南京长江大桥的钢筋混凝土沉井和钢沉井)20世纪70年代复合基础（九江长江大桥的双壁钢围堰加钻孔桩复合基础）一、深水基础特点主要类型组合基础D特殊基础E桩基础A管柱基础B沉井基础C一、深水基础特点桩基础桩基础是由承台将一组桩连接在一起的基础，在深水基础中最为经济。深水桩基础按承台高度分为水上高承台桩基础、水下高承台桩基础、低承台桩基础、高低双层承台桩基础。按成桩方法分为打入桩、钻孔灌注桩和钻孔埋设预制桩。桩基的结构形式一、深水基础特点管柱基础通常将采用大直径预制管柱的桩基础称为管柱基础。按承台高度分为低承台管柱基础、漫水高承台管柱基础、出水高承台管柱基础。一、深水基础特点沉井基础沉井基础刚度大，能承受较大弯矩，且具有较大的承载面积。深水浮运的沉井：带临时井底的沉井、双壁浮运沉井、带钢气筒的浮运沉井。一、深水基础特点组合基础在水深很深且有非常厚的覆盖层或地质条件较复杂的情况下，施工技术无法将单一形式的基础下沉到达预期深度，此时可以采用两种不同形式的基础，以接力的方法来修整深水基础，称为深水组合基础。九江长江大桥正桥采用的双壁钢围堰加钻孔灌注桩基础施工步骤PART02深水围堰施工钢板桩围堰双壁钢围堰钢吊箱围堰二、深水围堰施工钢板桩围堰钢板桩强度大，防水性能好，打入土层时穿透能力强。一般适用于水深4~8m、流速大、覆盖层较厚的砂类土、半干硬黏土、碎石类土及风化岩等土层中。钢板桩是辗压成型的，断面形式多种多样。我国常用拉森式槽型钢板桩，如下图所示。拉森型钢板桩截面形式二、深水围堰施工钢板桩围堰插打钢板桩的次序：1）圆形围堰-应自上游开始，经两侧至下游合拢；2）矩形围堰-从上游一角开始，至下游合拢。钢板桩围堰在合拢处往往形成上窄下宽的状态。板桩围堰平面示意图二、深水围堰施工钢板桩围堰二、深水围堰施工双壁钢围堰大型深水基础围堰根据水深和水流速度可做成单壁或双壁。单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，在需要入土较深的情况下仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土，因此必须设置双壁结构。二、深水围堰施工双壁钢围堰如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构；如在满足下沉需要的前提下，又要节省材料，可设计成单、双壁组合式结构。二、深水围堰施工双壁钢围堰双壁钢围堰施工