桥梁基础施工单元3.组合桩施工.ppt

项目2 桥梁基础施工,单元1.明挖基础施工单元2.灌注桩基础施工单元3.组合桩基础施工,扩大基础或明挖基础属直接基础，是将基础底板设在直接承载地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。扩大基础的施工方法通常是采用明挖的方式进行的。在水中开挖基坑时，通常需预先修筑临时性的挡水结构物(称为围堰)，将基坑内水排干，再开挖基坑。基坑开挖至设计标高后，必须抓紧进行坑底土质鉴定、清理与整平工作，及时砌筑基础结构物。明挖扩大基础施工的主要内容:基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理、砌筑(浇筑)基础结构物。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,1）基础的定位放样 为建筑基础开挖的临时性坑井称基坑。基坑属临时性工程，作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。在基坑开挖前，先进行基础的定位放样工作，以便正确地将设计图上的基础位置准确地设置到桥址上。放样工作根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线，推出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,基坑底部尺寸较设计的尺寸每边各增加0.51.0m的富余量，以便于支撑、排水与立模板。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,2）陆地基坑开挖 基坑可采用:垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的开挖方法，具体应根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验，以及有无地表水或地下水等现场因素来确定。(1)坑壁不加支撑的基坑 对于在干涸无水河滩、河沟中，或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中；地下水位低于基底，或渗透量少，不影响坑壁稳定；,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,以及基础埋置不深，施工期较短，挖基坑时，不影响邻近建筑物安全的施工场所，可考虑选用坑壁不加支撑的基坑。基坑的形式如下图所示。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,基坑施工过程中应注意以下几点：a.在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，防止水沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性；b.坑壁缘边应留有护道，静荷载距坑边缘不小于0.5m，动荷载距坑边缘不小于1.0m；垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽；水文地质条件欠佳时应有加固措施；c.应经常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象发生，以确保安全施工；,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,d.基坑施工不可延续时间过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工；e.如用机械开挖基坑，挖至坑底时，应保留不小于30cm厚度的底层，在基础浇筑圬工前，用人工挖至基底标高；f.基坑应尽量在少雨季节施工;g.基坑宜用原土及时回填，对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑，则应分层夯实。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(2)坑壁有支撑的基坑 基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入，或放坡开挖场地受到限制，或基坑较深、放坡开挖工程数量较大，不符合技术经济要求时，采取以下的加固坑壁措施，如挡板支撑、钢木结合支撑、砼护壁及锚杆支护等。常用的坑壁支撑形式有：直衬板式坑壁支撑、横衬板式坑壁支撑、框架式支撑其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,砼护壁适用于除流砂及呈流塑状态的粘土外的各类土的开挖防护，对较大直径、较深基坑的圆形或椭圆形土质基坑更宜采用。砼护壁的施工方法有两种：a.喷射砼护壁 一般喷护厚度为58cm，一次喷护约需12h。一次喷护如达不到设计厚度，应等第一次喷层终凝后再补喷，直至要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定，一般不宜超过10m。b.现浇砼护壁 基坑开挖视地质稳定情况，一般挖深1.01.8m，即应立模浇筑砼。拆模时间应根据掺速凝剂数量、气温条件、砼达到支撑强度等要求来决定，通常在24h以上便可拆模。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,挖一节浇一节直至基底。必要时可采用钢筋砼护壁。对于圆形基坑，开挖面应均匀分布，对称施工，及时灌筑，无支承总长度不得超过二分之一周长。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,3)水中基础的基坑开挖 桥梁墩台基础大多位于地表水位以下，有时流水还比较大，施工时都希望在无水或静止水条件下进行。桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。围堰的作用是防水和围水，有时还起着支撑施工平台和基坑坑壁的作用。围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件进行选择。任何形式和材料的围堰，均必须满足下列要求：a.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2040cm。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,b.围堰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，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，围堰不致发生破裂、滑动或倾覆。c.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河床的冲刷均应有防护措施。d.围堰施工一般应安排在枯水期进行。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(1)土石围堰 土围堰最好是用在水浅、流速不大、河床土层为不透水的情况下。土堰的断面一般为梯形。当水流速大于0.7ms时，为保证堰堤不被冲刷蚕食和为减少围堰工程量，可用草(麻)袋盛土码砌堰堤边坡，称为草(麻)袋围堰。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(2)木笼围堰或竹笼围堰 在岩层裸露河底不能打桩，或流速较大而水深在1.54.Om的情况下，可采用木(竹)笼围堰。木(竹)笼围堰是用方木、圆木或竹材叠成框架，内填土石构成的。经过改进的木笼围堰称为木笼架围堰，减少了木料用量。在木笼架就位后，再抛填片石，然后在外侧设置板桩墙。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(3)钢板桩围堰 钢板桩本身强度大，防水性能好，打入土层时穿透能力强，不但能穿过砾石、卵石层，也能切入软岩层内，因此，钢板桩的适用范围相当广。1030m深的围堰，用钢板桩是适当的。钢板桩是碾压成型的，断面形式多种多样。我国常用的是德国拉森(Larssen)式槽型钢板桩。为常见的三种锁口形状。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,当水深较大时，常用围囹(以钢或钢木构成的框架)作为钢板桩的定位和支撑。为了保证围堰不渗水或尽可能少渗水，可采用双层钢板桩围堰，或采用钢管式的钢板桩围堰。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(4)套箱围堰 套箱围堰适用于埋置不深的水中基础，也可用修建桩基承台。套箱用木板、钢板或钢丝网水泥制成 的无底围堰，内部设木、钢料支撑，图为钢木套箱围堰示意。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,用套箱法修建承台底面为土质的桩基承台时，宜在基桩沉入完毕后，整平河底，下沉套箱，清除桩顶覆盖土至设计高度，然后灌筑水下砼封底、抽水、建筑承台。若承台底面在水中时，宜将套箱固定在基桩、支架或吊船上，再安装套箱底板，然后在套箱内灌筑水下砼封底、抽水、修筑承台。钢套箱较钢木套箱整体性能好，刚度大，适应深水中的较大基础。钢套箱骨架用角钢焊接或螺栓联结组成，用钢板焊接或铆接成板壁，最宜用大型浮吊安装就位。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,4）基坑排水 基坑坑底一般多位于地下水位以下，地下水会经常渗进坑内，因此必须设法把坑内的水排除，以便利施工。要排除坑内渗水，首先要估算涌水量，方能选用相当的排水设备。(1)渗水量的计算 施工前为了估计基坑抽水设备能力，应先计算基坑的渗水量。计算可参照现有的经验公式进行，其中土的渗透系数是计算渗水量准确与否的关键。渗透系数可选用相关公式计算基坑的总渗水量。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(2)基坑排水 桥梁基础施工中常用的基坑排水方法有：a.集水坑排水法。除严重流沙外，一般情况下均可适用。集水坑(沟)的大小，主要根据渗水量的大小而定；排水沟底宽不小于0.3m、纵坡为15，如排水时间较长或土质较差时，沟壁可用木板或荆笆支撑防护。集水坑一般设在下游位置，坑深应大于进水笼头高度，并用荆笆、竹篾、编筐或木笼围护，以防止泥沙阻塞吸水笼头。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,b.井点排水法 当土质较差有严重流沙现象，地下水位较高，挖基较深，坑壁不易稳定，用普通排水方法难以解决时，可采用井点排水法。井点法排水示意图如下。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,用井点法降低土层中地下水位时，应尽可能将滤水管埋设在透水性较好的土层中。并应在水位降低的范围内，设置水位观测孔；对整个井点系统应加强维修和检查，以保证不问断地进行抽水；还应考虑到水位降低区域构筑物受其影响而可能产生的沉降。要做好沉降观测，必要时应采取防护措施。井点排水法需要设备多，施工布置较复杂，费用大，应进行技术经济比较后采用。在桥涵基础中多用于城市内挖基。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,c.其他排水法 对于土质渗透性较大、挖掘较深的基坑，可采用板桩法或沉井法,还可采用用帷幕法，即将基坑周围土层用硅化法、水泥灌浆法、沥青灌浆法及冻结法等处理成封闭的不透水的惟幕、自然冻结法在我国北方地区应用前景较好，一般采用分格分层开挖。浅滩处可用砂土筑岛代替水，因为土的冻结速度比水快。河中水深大于2m以上时，可考虑采用冰套箱法，将套箱直接排水沉到河底，以缩短凿冰时间。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,5）基底检验与处理(1)基底检验 基础是隐蔽工程，基坑施工是否符合设计要求，在基础浇筑前应按规定进行检验。检验的目的在于：确定地基的容许承载力大小、基坑位置与标高是否与设计文件相符，以确保基础的强度和稳定性，不致发生滑移等病害。基底检验的主要内容应包括：检查基底平面位置、尺寸大小，基底标高；检查基底土质均匀性，地基稳定性及承载力等；检查基底处理和排水情况；检查施工日志及有关试验资料等等。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(2)基底处理 天然地基上的基础是直接靠基底土壤来承担荷载的，故基底土壤状态的好坏，对基础及墩台、上部结构的影响极大，不能仅检查土壤名称与容许承载力大小，还应为土壤更有效地承担荷载创造条件，即要进行基底处理工作。进行处理时，可根据软土层的厚度及其物理力学性质、承载力大小、施工期限、施工机具和材料供应等因素，因地制宜、就地取材，采取换填土、砂砾垫层、袋装砂井、排水塑料板桩、生石灰桩、真空预压及粉体喷射搅拌法等处理方法。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,6）基础圬工浇(砌)筑 明挖基坑中的基础施工，应尽可能的使基底处于干的情况下浇砌基础。通常的基础施工可分为无水砌筑、排水浇砌及水下灌筑三种情况。(1)排水砌筑 确保在无水状态下砌筑圬工；禁止带水作业及用砼将水赶出模板外的灌注方法；基础边缘部分应严密隔水；水下部分圬工必须待水泥砂浆或砼终凝后才允许浸水。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(2)水下灌筑砼 一般只有在排水困难时采用。基础圬工的水下灌筑分为：水下封底和水下直接灌筑基础两种。a.水下封底砼的厚度。,封底之后，要从基坑内排干水。这时基底面上受到向上作用的水压力P。封底砼在水作用下，有如周边支承的板，其最小厚度J应能保证砼板有足够的强度。浮筒的自重应能保证不被浮起。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,b.水下砼的灌注方法 桥梁基础施工中广泛采用的是垂直移动导管法。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,采用导管法灌注水下砼要注意以下几个问题：a.导管应试拼装，球塞应试验通过，施工时严格按试拼的位置安装。导管试拼后，检查导管有无漏水现象。导管各节的长度不宜过大，联结应可靠而又便于装拆，以保证拆卸时中断灌注时间最短。b.为使砼有良好的流动性，粗骨料粒径以2040mm为宜。坍落度应不小于18cm，一般倾向于用大一些。水泥用量比空气中同等级的砼增加20。c.必须保证灌注工作的连续性，在任何情况下不得中断灌注。在灌注过程中，应经常测量砼表面的标高，正确掌握导管的提升量。导管下端务必埋入砼内，埋入深度一般不应小于0.5m。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,d.水下砼的流动半径，要综合考虑到对砼质量的要求、水头的大小、灌筑面积的大小、基底有无障碍物以及砼拌和机的生产能力等因素来决定。浇筑基础时，应做好与台身、墩身的接缝联结，一般要求：a.砼基础与砼墩台身的接缝，周边应预埋直径不小于16mm的钢筋或其他铁件，埋入与露出的长度不应小于钢筋直径的30倍，间距不大于钢筋直径的20倍。b.砼或浆砌片石基础与浆砌片石墩台身的接缝，应预埋片石作榫，片石厚度不应小于15cm，片石的强度要求不低于基础或墩台身砼或砌体的强度。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,7)地基加固及实例(1)地基加固 土质强度、压缩性和透水性等性质有很大的差异。其中，有不少是软弱土或不良土，诸如淤泥和淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土以及土洞、溶洞等。对于一般软弱地基土层加固处理方法可归纳为四种类型：a.换填土法:将基础下软弱土层全部或部分挖除，换填力学物理性质较好的土；b.挤密土法：用重锤夯实或砂桩、石灰桩、砂井、塑料排水板等方法，使软弱土层挤压密实或排水固结；,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,c.胶结土法：用化学浆液灌入或粉体喷射搅拌等方法，使土壤颗粒胶结硬化，改善土的性质；d.土工聚合物法：用土工膜、土工织物、土工格栅与土工合成物等加筋土体，以限制土体的侧向变形，增加土的周压力，有效提高地基承载力。实际工程中必须根据上部结构对地基的要求，针对不同地基土的特性，有的放矢、因地制宜地选择加固方法。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,(2)地基加固实例 我国南部沿海XX大桥，桥址处地质构造：河床表层为河口相淤泥和滨海相淤泥质粉砂为主的松散堆积，呈流塑、软塑状，层厚1625m，其下为冲积中粗砂砾层和残积砾质亚粘土层，埋深2030m，基岩为中粗粒花岗岩，致密坚硬。由于桥台台后填土高，软土覆盖层深厚，且含水量高、压缩性大，地基需经加固处理才能满足设计要求。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,该桥采用常用的加固方法，塑料排水板、粉喷桩复合地基和超载预压法等进行方案比较，结果表明：水泥粉喷桩复合地基加固软土效果显著，施工工期最短，但费用最高；超载预压法则工期太长，剩余沉降量过大；塑料排水板加固软基效果好，工期较短，施工简单，有较成熟的施工经验等。最后采用塑料排水板加固台后软基，效果良好。,桥梁基础施工 单元1.明挖基础施工,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,当地基浅层土质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可用桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋砼桩、预应力砼桩与钢桩。桥梁基础中应用较多的是中间两种。按制作方法分为预制桩和钻(挖)孔灌注桩；按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等，前四种又统称为沉入桩。应该依据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等选择桩基的施工方法。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,1）沉入桩基础 沉入桩所用的基桩主要为:预制的钢筋砼桩和预应力砼桩。断面形式常用的有实心方桩和空心管桩两种，方桩尺寸为30cm30cm、30cm35cm、35cm35cm、35cm40cm、40cm40cm，桩长为1024m。下图为制桩工艺流程图。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,钢筋砼桩的预制要点为：制桩场地的整平与夯实；制模与立模；钢筋骨架的制作与吊放；砼浇筑与养护。间接浇筑法要求第一批桩砼达到设计强度的30后，方可拆除侧模；待第二批桩的砼达到设计强度的70后才可起吊出坑。,预制桩在起吊与堆放时，较多采用两个支点。较长的桩也可用34个支点。支点位置一般应按各支点处最大负弯矩与支点间桩身最大正弯矩相等的条件来确定。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(1)锤击沉桩 锤击沉桩一般适用于中密砂类土、粘性土。由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中，因此一般桩径不能太大(不大于0.6m)，入土深度在40m左右，否则对沉桩设备要求较高。a.沉桩设备。锤击沉桩的主要设备有桩锤、桩架及动力装置三部分。下图为各种桩锤示意。冲击锤的选择原则上是重锤低击。具体选择时可考虑下述因素：按锤重与桩重的比值；按桩锤的冲击能；,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,桩架在沉桩施工中，承担吊锤、吊桩、插桩、吊插射水管及桩在下沉过程中的导向作用等。其他设备中主要有桩帽与送桩。,桩帽主要是承受冲击，保护桩顶，在沉桩时能保证锤击力作用于桩轴线而不偏心，故要求构造坚固。右图为桩帽与钢送桩示意。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,b.施工要点 沉桩前，应对桩架、桩锤、动力机械等主要设备部件进行检查；开锤前应再次检查桩锤、桩帽或送桩与桩的中轴线是否一致；锤击沉桩开始时，应严格控制各种桩锤的动能。c.锤击沉桩的停锤控制标准 设计桩尖标高处为硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，根据贯入度变化并对照地质资料，确认桩尖已沉入该土层，贯入度达到控制贯入度。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,当贯入度已达到控制贯入度，而桩尖标高未到达设计标高时，应继续锤入0.10m左右(或锤击3050次)，如无异常变化即可停锤；若桩尖标高比设计标高高得多时，应报有关部门研究确定。设计桩尖标高处为一般粘性土或其他松软土层时，应以标高控制，贯入度作为校核。当桩尖已达设计标高，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使其接近控制贯入度。同一桩基中，各桩的最终贯入度应大致接近，而沉入深度不宜相差过大，避免基础产生不均匀沉降。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(2)射水沉桩 射水施工方法的选择应视土质情况而异：砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，锤击或振动为辅；亚粘土或粘土中，为避免降低承载力，一般以锤击或振动为主，以射水为辅，并应适当控制射水时间和水量；下沉空心桩，一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动，配合射水，下沉实心桩，将射水管对称地装在桩的两侧，并能沿着桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,射水管内射水的长度应为桩长(L1)、射水嘴伸出桩尖外的长度(L2)和射水管高出桩顶以上高度(L3)之和，即LL1+L2+L3。射水管的布置见图。具体需根据实际施工需要的水压与流量而定。,具体需根据实际施工需要的水压与流量而定。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(3)振动沉桩 振动沉桩适用于砂质土、硬塑及软塑的粘性土和中密及较松散的碎、卵石类土。对于软塑类粘土及饱和砂质土，当基桩入土深度小于15m时，可只用振动沉桩机。除此情况外，宜采用射水配合沉桩。在选择沉桩机(锤)时，应验算振动上拔力对桩身结构的影响。同时应注意确保振动沉桩机、机座、桩帽连接可靠，沉桩和桩中心轴线尽量保持在同一直线上。每一根桩的沉桩作业应一次完成，不可中途停顿，以免土层的摩阻力恢复，增加下沉困难。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(4)静力压桩 静力压桩系采用静压力将桩压入土中，即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力，适用于高压缩性粘土或砂性较轻的亚粘土层。沉桩速度视土质状况而异。同一地区、相同截面尺寸与沉入深度的桩，其极限承载能力与锤击沉桩大体相同。静力压桩的准备工作包括：根据地质钻探、静力触探或试桩资料估算压桩阻力；选用压桩设备，但应注意使设计承载力大于压桩阻力的40；压桩施工用辅助设备及测量仪器的检查校定等;压桩作业开始后，应尽可能连续施工，减少停顿次数和时间，以免产生过大的启动阻力。桩尖接近设计标高时，应严格控制压桩进程。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(5)水中沉桩 在河流水浅时，一般可搭设施工便桥、便道、土岛和各种类型脚手架组成的工作平台，其上安置桩架并进行水中沉桩作业。在较宽阔的河中，可将桩安设在组合的浮体上或固定平台，亦可使用专用打桩船。此外还可采用：a.先筑围堰后沉基桩法：一般在水不深，桩基临近河岸时采用此法。b.先沉基桩后筑围堰法：一般适用于较深的水中桩基。此法包括拼装导向围笼并浮运至墩位，抛锚定位，围笼下沉接高；在围笼内插打定位桩，下沉其余基桩，然后插打钢板桩，组成防水围堰；以及其后的吸泥、水下砼封底等工序组成。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,c.用吊箱围堰修筑水中桩基法：一般适用修筑深水中的高桩承台。下图为采用吊箱围堰施工顺序示意。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,2)就地灌注砼桩基础 就地灌注桩系指采用不同的钻(挖)孔方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架(笼)吊入井孔中，灌注砼形成为桩基础。(1)钻孔灌注桩的特点 钻孔灌注桩的桩长可以根据持力土层的起伏面变化，并按使用期间可能出现的最不利内力组合配置钢筋，钢筋用量较少，便利施工，故应用较为普遍。(2)钻孔方法和机具设备 钻孔灌注桩的关键是钻孔。钻孔的方法可归纳为三种类型；即冲击法、冲抓法与旋转法。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,冲击法系用冲击钻机或卷扬机带动冲锥，借助锥头自重下落产生的冲击力反复冲击破碎土石或把土石挤入孔壁中，用泥浆浮起钻渣，或用抽渣筒或空气吸泥机排出钻渣而形成钻孔。冲抓法系用冲抓锥靠自重产生冲击力切入土层或破碎土层，叶瓣抓土、弃土以形成钻孔。旋转法系用人力或钻机，通过钻杆带动锥或钻头旋转切削土壤，用泥浆浮起排出钻渣形成钻孔。每种方法又因动力与设备功能的不同，而分为多种。下图为钻孔方法的施工布置、常用的钻孔用钻头示意。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(3)钻孔灌注桩的施工工艺流程 钻孔灌注桩施工因成孔方法的不同和现场情况各异，施工工艺流程不会完全相同。在施工前，要安排好施工计划，编制具体的工艺流程图，作为安排各工序施工操作和进度的依据。图4-32为旋转式钻孔灌注桩施工示意。当同时有几个桩位施工时，要注意相互的配合，避免干扰与冲突，并尽可能地做到均衡地使用机具与劳动力，既要抓紧新钻孔的施工，也要做好已成桩的养护和质量检验工作。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,a.埋设护筒 钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌，甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能稳定孔壁、防止坍孔。,护筒除起到这个作用外，同时还有隔离地表水、保护孔。制作护筒的材料有木、钢、钢筋砼三种。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,b.泥浆制备 钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况采用不同的性能指标，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。泥浆泵应有足够的流量，以免影响钻进速度。大直径深孔采用正循环回转法施工时，泥浆泵应经过流量和泵压计算来选择。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,c.成孔方法 灌注桩的成孔方法很多，各自适应于不同地层与环境条件。在桥梁工程中应用较多的有：沉管灌注桩、钻孔（冲孔）或挖孔灌注桩等。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,d.孔径检查与清孔 钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量，是钻孔桩成败的关键。在钻孔达到设计要求深度后，应采用适当器具对孔深、孔径、孔形等认真检查，符合设计要求后，填写“终孔检查证”。清孔的目的：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;其次，清孔还为灌注水下砼创造良好条件，使测深正确，灌注顺利。清孔应紧接在终孔检查后进行，避免隔时过长引起泥浆沉淀过厚，导致孔壁坍塌。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(4)钻孔埋置桩 钻孔埋置桩是一种先钻孔然后再插入预制的钢筋砼桩、预应力砼桩或钢桩而成的桩，适用于穿过硬层或深置于硬层内的桩基础。钻孔、清孔与预制成桩的各项技术要求，应分别按钻孔桩与沉入桩的有关规定执行，只是钻孔直径宜稍大于预制桩直径，且预制空心桩的最下一节桩桩底应设底板，中心应设压浆管。(5)钻孔事故处理 常见的钻孔事故有：坍孔、钻孔偏斜、扩孔与缩孔、钻孔漏浆、掉钻落物、糊钻以及形成梅花孔、卡钻、钻杆折断等。,桥梁基础施工 单元2.灌注桩基础施工,(6)质量检验与质量标准 钻检测，重要工程或重要部位的桩宜逐根检测；无条孔在终、孔径、竖直度(斜度)，泥浆相对密度、孔底沉淀厚度等进行检用无破损法检测时，以及钻孔桩为柱桩时，应采用钻取芯样法对至少35根(同时不少于2根)桩进行检测；验。挖孔桩可采用直观检验丈量法。检测应符合下列规定：其一、宜对各墩台有代表性的桩用无破损法进行件孔和清孔后，应使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形对柱桩并应钻到桩底0.5m以下；其二，对质量有怀疑的桩及因灌注故障处理过的桩，均应进行检测。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,处于特大河流上的桥梁基础工程，墩位处往往水深流急，地质条件极其复杂，河床土质覆盖层较厚，施工时水流冲刷较深，施工工期较长，普遍常用的单一基础形式已难以适应。为了确保基础工程安全可靠，同时又能维持航道交通，宜采用由两种以上形式组成的组合式基础。其功能要满足既是施工围堰、挡水结构物；又是施工作业平台，并能承担所有施工机具与用料等；同时还应成为整体基础结构物的一部分，在桥梁的营运阶段发挥作用。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,组合基础的形式很多，常用的有双壁围堰钻孔桩基础、钢沉井加桩柱(钻孔桩)基础、浮运承台与管柱、井柱、钻孔桩基础以及地下连续墙加箱形基础等等。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,一、双壁钢围堰加钻孔灌注桩基础,大型双壁钢围堰加钻孔桩基础是近20年来开发的大型深水基础工程理想结构物，它不仅能起到深水基础工程的围水与施工平台作用，而且可以参与部分结构受力，既增加了深水基础工程结构的整体性能，又提高了下部结构的防撞能力，方便施工，降低了工程造价，在水深流急的江河中，具有其它结构难以比拟的优越性。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,泸州大桥桥墩基础构造示意(尺寸单位：m)1钻孔桩；2封底混凝土；3壁仓混凝土；4承台混凝土；5墩身混凝土,例一、泸州大桥,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,其施工特点是隔水设施采 用双壁钢围堰，围堰通过吸泥下沉，穿过卵石层至岩面。经过清理岩面、填塞刃角后，浇筑水下混凝土，然后围堰内抽水，埋设护筒(直径为3m)，冲孔成桩，再浇筑桩顶承台混凝土，整个基础工程完成。钢围堰总重300t，分四节组拼，工厂预制，下沉就位。该施工方案的优点是混凝土先封底，利用围堰能承受较大的水压力，抽干积水，埋设护筒，节省了护筒定位架及起重设备，避免了异形刃脚护筒；同时钢围堰能安全渡洪，脚手架可设置在钢围堰顶上。缺点是钢围堰只能作为施工手段，在基础完成后不再发挥重要作用。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,例二、常德沅水大桥,常德沅水大桥3号墩示意(尺寸单位：cm),桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,其特点是采用圆形双壁钢围堰加7根冲孔嵌岩桩基础，施工进度快且安全稳妥。基础施工水深818m，钢围堰高182187m，分四节拼装，底节围堰就位后，先在中壁内灌水下沉，再用缆索吊机(500kN)逐节接高，节与节间整体焊接，在准备回收的分割线外壁板处设置一道法兰，以便拆除回收。围堰接高后精确定位，井壁底层9m内浇筑水下混凝土，然后吹砂沉至岩面。岩内安装7根直径27m的钢护筒，浇筑45m厚的封底混凝土，在护筒内钻孔，嵌入岩面1114m，灌注混凝土成钻孔桩。最后，将围堰内水抽干，浇筑承台(厚度为40m)。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,黄石长江大桥25号主墩基础构造(尺寸单位：cm),黄石长江大桥25号主墩基础构造(尺寸单位：cm),例三、黄石长江大桥,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,黄石大桥位于弯曲河段，桥址处水深流急，地质复杂，覆盖层厚薄相差悬殊。其施工特点是：1、摒弃了在墩位导向船内分块拼装接高钢围堰的传统工艺，采用了“工厂分块预制，水运至工地，水上拼装平台组拼分节(分为5-7节)，用2500kN起重船分节整体吊装接高”新工艺，使得劳动条件大为改善，质量更加可靠，施工安全更有保证。2、采用了标准反力型橡胶护舷作为柔性导向装置，有效避免了偶然因素引起的围堰剧烈起伏摇摆所造成的危害。在主要锚缆上安装微调装置和测力设备，使锚缆受力明确，便于施工过程中随时观测调整。黄石长江大桥25号主墩基础构造(尺寸单位：cm)3、由于基岩顶面非常不平，周边岩面最大高差478m，故采用了高低异形刃脚，最大高差440m。4、由于主墩处砂和砂卵石覆盖层厚达1725m，双壁钢围堰下沉系数只有07左右，故首创并成功地采用了水下不离析泥浆润滑套助沉技术，使围堰侧面摩阻力由3040kNm2降低到20kNm2。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,5、为解决施工和通航的突出矛盾，主墩混凝土施工采用了陆上工厂拌制混凝土，搅拌车上汽渡，运输至墩位，再人混凝土泵泵送，经布料杆分配混凝土的工艺流程。该工艺的优点是：水上施工船舶少，对通航无影响；机械化程度高、劳动力投入少；混凝土施工受气候条件影响较小，质量容易控制；设备常备量较少。黄石长江大桥主墩护筒及定位架安装示意6、25号主墩施工时，用433m钢护筒事先在封底混凝土中留出桩孔，围堰内的护筒及其定位架用经计算和调整好长度的多根钢索悬挂固定(如下图所示)。该方法的优点是：钢护筒的安装不受围堰偏位、倾斜和扭转的影响；潜水作业量少，施工速度快；护筒精度高。1号和6号主墩采用了无护筒钻孔施工法，即在封底后，直接在封底混凝土顶面开孔钻进，获得了良好的综合技术经济效果。黄石长江大桥首创的多项新技术、新工艺、新材料，进一步完善和发展了双壁钢围堰钻孔桩基础施工技术。,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,黄石长江大桥主墩护筒及定位架安装示意,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,二、浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础,南京长江大桥2号、3号墩，水深30m，覆盖层厚约40m，基岩强度为79MPa，床最大冲刷深度可达23m，采用钢沉井加管柱基础。钢沉井采用矩形，平面尺寸为1619mx2501m，井内分成15个方格，内插13根直径3m的预应力混凝土管柱。管柱下沉到岩面后钻孔，孔径24m，孔深79m，钻孔内放置钢筋骨架，然后灌注水下混凝土，一直填充至管柱顶面。管柱下端嵌入基岩，上端嵌固在承台混凝土中，沉井的封底封顶混凝土将管柱群联结成整体。,例一、南京长江大桥,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,南京长江大桥3号墩基础形式,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,施工步骤示意图吊起第一节沉井，移走拼装船；拼装第二节沉井，灌水下沉；拼第35节成沉井，灌水下沉；拼装第六节沉井，井内吊装钢气筒；沉井沉入河床；吸泥下沉，拼装上层防水围堰；下沉管柱至岩面；管柱内钻岩、清孔、吊放钢筋骨架灌注水下混凝土；灌注浇筑承台、墩身等,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,广东洛溪大桥(主桥为65m+125m+180m+110m四跨连续刚构，全长9616m)，主河床受潮汐影响，平均水深7m以上，覆盖层为中细砂、粘土和泥质砂岩风化土，平均厚度20m。主墩基础采用钢沉井加钻孔桩基础(如图所示)。双壁刚壳浮运沉井呈Y形，底部直径23m，顶部直径28m，沉井全高20m。钢沉井分三节，岸上组拼后，用2000kN浮吊吊放入水，浮运就位，注水吹砂下沉，要求穿越河床11m。沉井内布置24根钻孔桩，平均桩长分别为47m和22m，平均嵌岩深度为3m和5m。本方案的特点是双壁钢壳沉井(壁厚15m)既是基础施工围堰、挡水结构物，又是施工平台，建成后成为主墩的防撞岛。,例二、广东洛溪大桥,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,广东洛溪大桥主墩示意(尺寸单位：cm),桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,日本横滨港湾大桥(三跨连续钢斜拉桥，主跨460m)，位于横滨港国际航道上，水深约1214m，海底覆盖层厚度为30m40m，主墩采用浮式承台加井柱组合式基础。浮式承台为预制的预应力混凝土空箱结构，平面尺寸为56mx54m，高度12m；空箱内插入9根直径为10m、长度达4775m的钢筋混凝土沉井；沉井分数节，底节长27m，重力达27000kN，用30000kN浮吊吊运就位与安装。如图所示为横滨桥主墩构造示意图。,例三、日本横滨港湾大桥,桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,横滨港湾大桥主墩构造示意(尺寸单位：mm),桥梁基础施工 单元3.组合桩施工,该基础工程的主要特点是：其一，大型构件预制化，多功能预应力混凝土浮式承台与巨型沉井都是 横滨港湾大桥主墩构造示意(尺寸单位：mm)在岸边干船坞与专设预制厂制作，不仅施工质量有保障，而且可以加快施工进度，减少海上作业难度；其二，采用专门研制成功的大型摇臂式水中挖掘机开挖水下深层泥岩，挖掘机工作面直径可扩大到11m，保证井柱的嵌岩深度至14m左右；其三，施工中作业面较小，完全能保证国际航道的通行安全。该桥的顺利建成为海湾地区的桥梁工程快速建设提供了范例。,