
一、桥梁的组成、分类及主要施工技术
1、桥梁的组成
桥梁一般由桥墩、桥台和基础这几个部分组成。通常称桥跨结构为桥梁的上部结构,称桥墩或桥台为桥梁的下部结构。
1)净跨径梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距。对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
2)总跨径是多孔桥梁中各孔净跨径的总和,也称桥梁孔径,它反映了桥下宣泄洪水的能力。
3)计算跨径对于具有支座的桥梁,是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离,用l表示。拱圈(或拱肋)各截面形心点的连线称为拱轴线,计算跨径为拱轴线两端点之间的水平距离。
4)桥梁全长简称桥长,是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离,以上表示。对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。
5)桥梁高度简称桥高,是指桥面与低水位之间的高差,或为桥面与桥下线路路面之间的距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。
6)桥下净空高度是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离,以H表示,它应保证能安全排洪,并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。
7)建筑高度是桥上行车路面(或轨顶)标高至桥跨结构最下缘之间的距离,它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关,而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。公路(或铁路)定线中所确定的桥面(或轨顶)标高,对通航净空顶部标高之差,又称为容许建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度,否则就不能保证桥下的通航要求。
8)净矢高是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下线最低点之连线的垂直距离,以f0表示;计算矢高是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离,以表示。
9)矢跨比是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高f与计算跨径l之比(f/l),也称拱矢度,它是反映拱桥受力特性的二个重要指标。
涵洞是用来宣泄路堤下水流的构造物。通常在建造涵洞处路堤不中断。为了区别于桥梁,《公路工程技术标准》(TJT 001—1997)中规定,凡是多孔跨径的全长不到8m和单孔跨径不到5m的结构物,均称为涵洞。
2 桥梁的分类
(1)桥梁的基本体系
桥梁工程的受力构件,总离不开拉、压、弯三种基本的受力方式,可以归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合。
1)梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力(恒载和活载)的作用方向与承重结构的轴线接近垂直,故与同样跨径的其他结构体系比,梁内产生的弯矩最大,通常需要抗弯能力强的材料(钢、木、钢筋混凝土等)来建造。
2)拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋。在竖向荷载的作用下,桥墩和桥台将承受水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此与同跨径的梁相比,拱的弯矩和变形要小的多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主,通常就可用抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土等)、钢筋混凝土、钢材来建造。为了确保拱桥能安全使用,下部结构和地基必须能经受住很大水平推力的不利作用。
3)吊桥用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,通常就需要在两桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。吊桥也是具有水平反力(拉力)的结构。
4)组合体系桥由几个不同体系的结构组合而成。斜拉桥也是一种主梁与斜缆相结合的组合体系,悬挂在塔柱上的被张紧的斜缆将主梁吊住,使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作,这样既发挥了高强材料的作用,又显著减少了主梁截面,使结构减轻而能跨越很大的跨径。
(2)桥梁的其他分类简述
1)按用途划分,有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。
2)按桥梁全长和跨径的不同,分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。
3)按主要承重结构所用的材料划分,有圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。
4)按跨越障碍的性质,可分为跨河桥、跨线桥(立体交叉)、高架桥和栈桥。
5)按上部结构的行车道位置,分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。
3 桥梁基础分类及适用条件
(1)桥梁基础分类:刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等,其中桩基础又包括沉人桩、灌注桩。
(2)适用条件
1)刚性基础:适用于各类土层,根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。
2)桩基础:按施工方法可分为沉桩、钻孔桩、挖孔桩,其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。
①沉桩:锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土,桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油机锤、液压锤等,可根据土质情况选用适用的桩锤;振动沉桩法一般适用于砂土,硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土;射水沉桩法适用在密实砂土,碎石土的土层中,用锤击法或振动法沉桩有困难时,可用射水法配合进行;静力压桩法在标准贯入度N<20的软黏土中,可用特制的液压机或机力千斤顶或卷扬机等设备沉人各种类型的桩;钻孔埋置桩为钻孔后,将预制的钢筋混凝土圆形有底空心桩埋人,并在桩周压注水泥砂浆固结而成,适用于黏性土、沙土、碎石土中埋置大量的大直径圆形空心桩。
②钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层;挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水,且较密实的土层或风化岩层,如空气污染物超标,必须采取通风措施。具体适用条件见下。
荷载较大,地基上部土层软弱,适宜的地基持力层位置较深,采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时。
河床冲刷较大,河道不稳定或冲刷深度不易计算正确,如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时。
当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感时,采用桩基础穿过松软(高压缩)土层,将荷载传到较坚实(低压缩性)土层,减少结构物沉降并使沉降较均匀。另外桩基础还能增强结构物的抗震能力。
当施工水位或地下水位较高时
3)管柱可适用于各种土质的基底,尤其在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下,不宜修建其他类型基础时,均可采用。
4)沉井适用于各种土质的基底,在深水、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下,不宜修建其他类型基础时,均可采用。
5)地下连续墙适于作为地下挡土墙、挡水围堰、承受竖向和侧向荷载的桥梁基础、平面尺寸大或形状复杂的地下构造物,及适用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。
4 桥梁下部结构分类及适用条件
(1)桥梁下部结构分类:
1)重力式桥墩;
2)重力式桥台;
3)轻型桥墩;
4)轻型桥台。
(2)适用条件
1)重力式墩、台:这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定,因此,墩、台身比较厚实,可以不用钢筋,而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁,或流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区,小桥也往往采用。主要缺点是圬工体积较大,因而其自重和阻水面积也较大。
梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为U形桥台,它适用于填土高度在8~10m以下或跨度稍大的桥梁。缺点是桥台体积和自重较大,也增加了对地基的要求;此外,桥台的两个侧墙之间填土容易积水,结冰后冻胀,使侧墙产生裂缝。所以宜用渗水性较好的土夯填,并做好台后排水措施。
2)轻形墩台
①梁桥轻形墩、台
钢筋混凝土薄壁桥墩:施工简便,外形美观,过水性良好,适用于低级土软弱的地区。需耗费用于立模的木料和一定数量的钢筋。
柱式桥墩:外形美观,圬工体积少,而且重量较轻。
钻孔桩柱式桥墩适合于多种场合和各种地质条件。通过增大桩径、桩长或用多排桩加建承台等措施,也能适用于更复杂的软弱地质条件以及较大的跨径和较高的桥墩。
柔性排架桩墩:优点是用料省、修建简便、施工速度快。主要缺点是用钢量大,使用高度和承载能力受到一定。因此它只适合于在低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用。
设有支撑梁的轻型桥台:适用于单跨桥梁,桥孔跨径6~10m,台高不超过6m。
埋置式桥台:桥台所受的土压力小,桥台的体积相应的减少。但是由于台前护坡是用片石做表面防护的一种永久性设施,存在有被洪水冲毁而使台身裸露的可能,故设计时必须慎重得进行强度和稳定的验算。分为后倾式、肋形埋置式、双柱式、框架式等类型。其中桩柱式桥台对于各种土壤地基都适宜。其适用范围是:桥孔跨径8~20m,填土高度3~5m。当填土高度大于5m时宜采用框架式埋置式桥台。
钢筋混凝土薄壁桥台:适用于软弱地基的条件,但其构造和施工比较复杂,并且钢筋用量也较多。
加筋土桥台:在台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁,台高3~5m时,可采用加筋土桥台。
②拱桥轻形墩、台
带三角杆件的单向推力墩:只在桥不太高的旱地上采用悬臂式单向推力墩:适用于两铰双曲拱桥。
拱桥轻型桥台:这种桥台适用于13m以内的小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况。其工作原理是,当桥台受到拱的推力后,便发生绕基低形心轴而向路堤方向的转动,此时台后的土便产生抗力来平衡拱的推力,从而使桥台的尺寸较小。
● 八字形桥台适合于桥下需要通车或过水的情况;
● U字形桥台适合于较小跨径的桥梁;
● 背撑式桥台适用于较大跨径的高桥和宽桥;
● 靠背式框架桥台适合于在非岩石地基上修建拱桥桥台。
拱桥的其他形式桥台:
● 组合式桥台:适用于各种地质条件;
● 空腹式桥台:一般是在软土地基、河床无冲刷或冲刷轻微、水位变化小的河道上采用;
● 齿槛式桥台:适用于软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥。
5 桥梁上部结构的主要施工技术
(1)逐段悬臂平衡施工
平衡悬臂施工可分为:悬臂浇筑法与悬臂拼装法施工,前者是当桥墩浇筑到顶以后,在墩顶安装脚手钢桁架,并向两侧伸出悬臂以供垂吊挂篮使用,实施悬臂浇筑(挂篮是主要施工设备后者是将梁逐段分成预制块件进行拼装,穿束张拉,自成悬臂。
(2)逐孔施工
有两种方式:一种是预制拼装法,分为两种方法:1)预制简支梁逐孔拼装,支点现浇成连续;2)预制单悬臂梁逐孔拼装,接头现浇成连续。另一种方式是现浇法,即采用满堂支架或少支架梁式移动支架进行现浇。
(3)顶推法施工
按顶推装置和顶推工作可分为单点顶推和多点顶推法,前者只在桥台附近设置一处顶推装置;后者除桥台处外,在各桥墩(或包括临时墩)顶部均设顶推装置。采用多点顶推时,各个顶推装置的顶推力较单点顶的小,桥墩所受水平推力也较小,但各顶推装置应同步运行。
(4)转体施工
按转动方向分为竖向转体施工法和平面转体施工法。竖向转体施工法是在竖直位置浇筑构件混凝土,或者单孔拱桥利用桥台两岸斜坡地形作支架浇筑拱肋混凝土,然后再从两边逐渐放倒预制部件搭接成桥,适用于中小跨径使用;平面转体施工法利用两岸地形支架现浇或预制拼装拱肋(主梁),扣索锚固在拱肋(主梁)端部,液压千斤顶收紧扣索使拱肋(主梁)脱模,借助铺有四氟乙烯板或其他润滑材料和钢件的环形滑道,千斤顶牵引使拱肋(主梁)平面转体1800左右合拢,最后再进行主拱圈和拱上建筑的施工,适用于大中跨径使用。
(5)缆索吊装施工
利用悬挂在塔架上的缆索起吊预制构件,将其运输到吊装部位并加以拼装。缆索吊装设备,按其用途和作用可以分为,主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本组成部分。其中主要机具设备包括主索、起重索、牵引索、结索、扣索、缆风绳、塔架(包括索鞍)、地锚(地龙)、滑轮、电动卷扬机或手摇绞车等。
二 桥梁工程施工方法
1、桥梁基础施工方法
(1)明挖基础施工方法
1)基坑开挖
①无支护加固坑壁的基坑开挖:适用条件、基坑形式及施工注意事项;
②用挡板支护坑壁的基坑开挖:适用条件、挡板支护坑壁形式;
③用混凝土加固坑壁的基坑:开挖适用条件及主要支护方法。
2)围堰施工
①围堰一般规定:高度、外形、面积及断面尺寸;一般要求;类型及使用条件;
②土石围堰施工:土围堰、土袋围堰、木桩竹条土围堰、竹篱土围堰、竹(铅丝)笼围堰、
堆石土围堰的技术要求、结构及施工方法;
③板桩围堰施工:钢板桩围堰的平面布置形式,钢板桩的类型,钢板桩围堰施工要点;
钢筋混凝土板桩的断面及桩尖形式,围堰施工要点;
④钢套箱围堰施工:钢套箱围堰施工工序为:钢套箱制作一就位一下沉一清基和浇筑
水下混凝土一拆除钢套箱;
⑤双壁钢围堰施工:双壁钢围堰施工工序为:设计制作—浮运就位—着床下沉—清基封底或清基后浇注基础混凝土一围堰拆除。
3)基坑排水施工
①集水坑排水法:适用条件、布置方式;
②井点排水法:轻型井点、喷射井点、电渗井点和深井泵井点排水法的适用条件、布置方式;
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
①地基处理的一般规定;
②细粒土及特殊地基的处理;
③粗粒土和巨粒土地基处理;
④多年冻土地基的处理;
⑤溶洞地基的处理;
⑥泉眼地基的处理。
5)地基加固方法
①换填法:将基底一定范围内不良土层挖去,换填土、灰土、砾类土、中粗砂、碎石、工业废碴等强度更高、压缩性更低、没有侵蚀性的材料,分层压实,从而在基础底面和土基之间形成相当厚度的垫层,以达到地基加固的目的。
②桩体挤密法:用灰土桩、石灰桩、砂石桩、钢筋混凝土短桩、楔形桩和小木桩将基础范围内的地基土挤密,使地基土与桩体形成复合地基,达到地基加固的目的。
③强夯法:利用压实机械、重锤、起重机械,按照设计要求对基础范围内的地基土进行表层或深层夯实,以达到地基加固的目的。
④预压法:一种是直接在天然地基上用土、砂、石超载预压,使基础范围内的地基土快速压缩,强度增加,达到加固的目的,另一种是预先在土层中加设竖向排水(砂井、塑料排水带)和水平排水垫层,与地基土一起构成一个排水体系,地基在加载后,地基土中的水能迅速逸出,使地基土压缩固结,得到地基加固的目的。
⑤振冲法:振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度>20kPa的黏质土、粉质土、饱和黄 土等地基;振冲密实法适用于黏粒含量小于10%的细砂以至砾砂的松散地基。
⑥粉体喷射搅拌法:利用缩空气,把水泥、生石灰粉等固化材料,通过专用深层搅拌机 空心钻杆的喷灰口喷出,喷射于地基深处已被螺旋翼强制切削、搅动的天然湿度地基,使固化材料与地基土发生物理、化学变化,形成具有整体性、水稳性和强度较高的地基。
⑦高压喷射注浆法:利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定深度后,用高 压泥浆泵等发生装置,使浆液或水成为20MPa左右的高压喷射流,从注浆管底部侧面的喷嘴喷出,同时钻杆以一定的速度徐徐提升,不断以强力冲击切削土体,除一小部分细小土粒随浆液冒出水面外,其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌 混合,并按一定的浆土比例有规律的重新排列,浆液经过一段时间固结后即在土中形成一个 固结体,达到地基加固的目的。
⑧化学液体加固法:利用液压、气压或者电化学原理,通过注液管把化学浆液均匀地注 入地层中浆液以填充、渗透和挤密等方式置换土颗粒或岩石缝隙中水分和空气,经过化学反 应后一段时间,浆液可将原来松散的土粒或缝隙胶结成一个强度大、防水、防渗的结构体,达到地基加固的目的。
(2)沉人桩施工方法
1)沉桩施工工序
陆地上整平地面;浅水地区,围堰、排水、挖基;水中,设置木笼或围囹导框井定位一布设脚手架及桩架走道一立桩架或安设吊机和导向设备一整备并布置好沉桩机具及起吊设备+移桩架就位一吊装+插桩一锤击或振动沉桩+最后阶段锤击或于振一必要时,进行冲击试 验,静压试验,静推试验一必要时,管桩内进行填充一切除桩头修筑承台。
2)吊装方法
根据桩长及桩自身的强度可以采用一个吊点、二个吊点、三个吊点、四个吊点。
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,视桩的入土情况,逐渐加 大冲击动能,直到桩的人工深度和贯人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.Om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,使射水嘴缩人桩内,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,以免桩周土恢复,继续下 沉困难,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:在建成的便桥上安装好桩架,并在围堰 位置的外围和便桥成正交两边打桩搭设脚手架平台,然后把桩架移到平台上打围堰钢板桩。 打好钢板桩装好支撑后,就可以在水中挖土,然后沉桩。
②先围堰后沉桩,未建有便桥的围堰和沉桩方法:可采用围笼建筑围堰,其施工程序 是:先在铁驳船上拼装围笼,运至墩位后,再用起重机吊入水中,待围笼沉至设计位置并定好位后,则用定位装桩固定围笼的位置。这时可利用围笼作为导向架打四周钢板桩和堰内 沉桩。
③先沉桩后围堰施工方法:先将特制的导向笼架运至墩位后,用锚船或锚固定,用浮运 打桩机将桩插入导向笼架桩位内,并沉至设计标高。一个墩位的全部基桩沉完后,将导向笼 架拆除,移作墩沉桩用。将简易的围笼运来,沉放在定位桩上,固定其位置,沿围笼外围打钢板桩。进行水下挖土,直至承台底面为止,灌注水下混凝土封底。待封底混凝土凝固后,抽水浇筑承台混凝土。
④用吊箱建筑桩基:利用悬吊在水中的有底钢套箱,作为沉桩时的导向定位,沉桩完成 后,在吊箱内灌注水下混凝土封底,待封底混凝土凝固后,抽水浇筑承台混凝土。
⑤用打桩船建筑桩基:将桩架直接安装在木驳船或铁驳船上进行沉桩,或者使用专用 打桩船进行沉桩。
(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 lOcm)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,根据设计图纸用经纬仪(或全距仪)现场进行桩位精确放样,在桩 中心位置钉以木桩,并设护桩,放线后由主管技术人员进行复核,施工中护桩要妥善看管,不得移位和丢失。
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,埋置护筒要考虑桩位的地质和水文情况,为保持水头护简要高出施工水位(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,造成蹋孔,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。护筒埋置深度:在无水地区一般为1~2倍的护简直径。在有水地区一般为人土深度与水深的0.8~1.1倍(无冲刷之前)。
④选择钻孔机械:根据地质条件及施工环境选择合适的成孔钻机。
⑤泥浆制备:泥浆应选用塑性指数Ip>10的黏性土或膨润土,对不同土层泥浆相对密 度可按下列数据选用:
● 黏性土和亚黏土可以就地造浆,泥浆相对密度1.1~1.2间;
● 粉土和砂土应制备泥浆,泥浆相对密度1.5—1.25;
● 砂卵石和流砂层应制备泥浆,泥浆相对密度1.3—1.5。
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。
用泵吸式反循环钻进时,钻头应距孔底20~30cm,防止堵塞吸渣口,在接长钻杆时,应注意接头紧密,防止漏气、漏水和钻杆松脱。
用气举式反循环钻开孔时,钻杆必须在钻孔内埋入水中约6m,才能扬水排渣。
反循环钻进时,必须注意连续补充泥浆,维持护筒内应有的水头,避免坍塌。
● 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、成孑L,掏渣后的泥浆 相对密度应小于1.3)。清孑L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,可采用搭接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。
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人,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间。混凝土面检测锤随孔深而定,一般不小于4kg。
每根导管的水下混凝土浇筑工作,应在该导管首批混凝土初凝前完成,否则应掺人缓凝 剂,推迟初凝时间。
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:为保护施工范围内的环境卫生、农田,钻孔桩废弃的泥浆应在施工完成后,用汽车或罐车将泥浆池(槽)中的泥浆清运到指定的排放地点。
3)挖孔桩施工方法
①准备工作:平整场地+放中桩(包括护桩)一布置排水沟一桩位顶上搭雨棚一安装提升设备呻修整出渣道路。
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:在地面上用鼓风机或风扇(由试验决定),通过∮50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,由负责人检查孔内无毒后,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,可在桩位的一角挖一个0.6m×0.5m×0.5m的集水坑,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:钢筋笼的加工,吊装,接长,与钻孔灌注桩相同,混凝土浇筑由于桩孔内渗水情况不同,可选择不同的浇筑方法。
● 当桩孔内基本无水时,采用常规的混凝土浇筑方法,有条件的地方最好使用混凝土输送泵泵送混凝土。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。在桩基挖孔工作平台上,用钢管搭设一个高6m以上,能支撑1~2t重的简易工作架,按灌注水下混凝土的方法,安好导管和漏斗(能容0.2m3混凝土的小型漏斗,不放球)。将导管插到桩孔底部不留空位,上部用导链悬挂在简易工作架上,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。(见钻孔灌注桩一节)。
(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,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。
④管柱系装配式构件,管节由上、下法兰盘通过螺栓连接,管柱的最底一节下边带有刃脚,刃脚的作用是使管柱穿越覆盖层切人基岩风化层。其高度一般1.2—1.5m,管柱直径有1. 55m、3.0m、3.6m、5.0m、5.8m几种,长度为3一l0rn不等。钢管桩的管节其长度为12—16m。
⑤管柱的现场存放用龙门吊机或现场用万能杆件拼装的龙门吊机起吊,轨道电动载运平车运输。
2)下沉管柱的导向和定位设备
①管柱下沉的导向设备一般分为两类,一为浅水中采用的导向框架;另一为深水中采用的整体围笼。围笼以圆形为主,是管柱施工的主要施工设施。围笼结构主要由桁架(包括起吊主桁架,辅助吊篮桁架,平衡重桁架和侧桁架),托架(包括起吊托架,辅助托架),内导环,外导环,吊篮(包括主吊篮,平衡重吊篮),锚柱,悬挂设备,导向架和导向木等组成。围笼结构中几个关键部件的作用和制造要点如下:
● 起吊托架:是起吊围笼及围笼下沉后将围笼支承在导向船上的支点,由角钢拼制而成。托架布置在垂直水流方向围笼对称中线两侧。
● 内,外导环:内导环承受内钢板桩传来的水压力,并与外导环共同控制钢板桩的位 置。图1B423031—2围笼结构示意图中,围笼桁架外圈第工、Ⅳ、V层的内导环为箱形截面,受力较大的第Ⅱ、Ⅲ层为工字形截面,外导环分布在第工、Ⅲ、V层内导环与外导环由槽钢或由角钢分后弯制。
● 锚柱:是连接围笼与定位船钢丝绳拉缆的系缆点,当围笼未挂在定位管柱前时,围笼所受的水流冲击力,由拉缆传至定位船,固定围笼位置。锚柱由钢板焊成,内填C30混凝土。有潮水的河流,顶在围笼的上、下游方向各设两个锚柱。
● 平衡重吊点:是用以减少围笼的起吊重量,其位置在围笼上、下游各2个,每个吊点 由上、下两组四门滑车组成,上滑车是定滑车,固定在导向船的联结梁上,下滑车是动滑车,安设在围笼平衡重挑梁上,挑梁伸出端安装滑车,伸出的距离使在下沉围笼时起吊的钢丝绳不与各层导环磨擦。
②围笼拼装:结构拼装分一次拼装及分层拼装,按围笼下沉重量及起吊设备能力而定,围笼拼装大致可分为以下几个工序:铺设工作台及放样—拼装围笼桁架—拼装导环—拼装托架—安装导向木—安设围笼支座一铺设顶面工作台一检查验收。
③围笼定位设备及其布置:水上定位设备包括承托围笼的导向船组,控制围笼位置的定位船,以及锚、链、缆绳等锚碇装备。其作用量保证围笼的浮运就位,起吊下沉,定位和基础、墩柱的施工。单向水流围笼定位设备主要设置在上游。
④围笼起吊下沉:围笼起吊下沉方法主要是根据围笼重量及起吊设备能力而定,如起吊设备能力不足,还可以用浮箱充气辅助,常用的方法有:
● 浮吊起吊下沉:这种方法适用于浮吊起吊能力大于围笼重量,仅须用两艘浮吊即可 起吊围笼,不增加其他复杂的起吊设备,围笼为一次下沉。
● 浮吊及定量辅助吊架起吊下沉:利用平衡重原理,在导向船的联结梁上设吊架设4座,对称吊着围笼底层的平衡重下挑梁,吊架上挑梁的复式滑车组的钢丝绳一端吊平衡重,另一端缠在5t的绞车上,用以辅助浮吊起重能力的不足。
⑤围笼定位:围笼下沉后,即开始定位工作,要日夜不间断进行,其定位的允许偏差若设计无明确规定时,不得大于H/100(H为围笼底到水位高度)。围笼的平面位置是由导向船锚绳和定位船与导向船的联接缆绳来调整控制,为了避免围笼倾斜,应注意下沉定位管柱的次序,首先应插下游l~2根管柱,再对称下插围笼直径两端其他的定位管柱。定位管柱应沉到规定深度,避免围笼挂上后下沉其他管柱时,引起个别定位管柱下沉,导致围笼变形。
3)管柱下沉
①管柱下沉的顺序,首先是下沉定位管柱,将围笼悬挂其上,然后下沉其余管柱,定位管柱的数量,单向水流采用∮155cm小直径管柱8根,双向水流时,为加快围笼的悬挂可采用4根定位管柱,选择其对应的4根管柱为辅助受力管柱。
②下沉方法:根据土层情况可采取以下不同的施工方法:振动沉桩机振动下沉;振动与管内余土下沉;振动配合吸泥机下沉;振动配合高压射水下沉;振动配合射水,射风,吸泥下沉。
③下沉施工程序:在管柱下端安装钢刃脚—起吊管柱—在围笼中插放管柱—顺次接长管柱—安装振动沉桩机—振动下沉—拆除振动沉桩机。(如采用射水,吸泥配合时,还包括射水管,吸泥管的安装、接长、射水、吸泥作业和拆卸射水、吸泥管等)。
4)管柱基岩钻孔及清孔
适用于设计需要管柱嵌固于岩盘时,管柱的基岩钻孔方法,一般采用冲击钻孔,也可采用旋转牙轮钻成孔。
5)灌注管柱内水下混凝土
管柱下达岩盘经清孔堵漏,在管柱内安放钢筋骨架伸入钻孔中后,即灌注水下混凝土。
6)管柱基础钢板桩围堰
钢板桩围堰是管柱承台及水下墩身部分施工时的防水围堰,其主要作用是灌注封底混凝土的模板和封底?昆凝土共同起防水的作用。其高度应高于施工水位lm。
钢板桩围堰内清基工作,采用吸泥机进行,每台吸泥面积为12—26m2,靠近钢板桩附近的泥砂较难吸出,可用潜水工以射水管(0.3~0.5MPa)的水压将泥砂冲移至吸泥机附近。
7)围堰内水下混凝土封底及抽水 ①一般水下混凝土施工,前面已多有叙述,此处着重介绍围堰内大面积水下混凝土封底有关问题:
● 依据封底混凝土需要量,配置相应的水下混凝土拌合机械及起吊的吊斗,浮吊等设备。
● 搭制工作台:灌注水下混凝ii作台高度一般为8m,用万能杆件拼成,其上设储料 槽,下料槽及漏斗等。
● 设置汇水井:水下混凝土封底面(达到一定强度),需进行抽水清基,为汇集积水,须设置汇水井,可用汽油筒内装黄沙,密封下沉就位,筒顶略高出封底混凝土顶面,用
铁丝固定。
● 导管的布置原则是:流动半径3.5—4.Om,不得大于5m;各导管的流动范围大致相等。
②保证灌注水下混凝土的整体、密实性,应采取下列措施。
● 采用分层往复灌注,即每次同时灌注3~5根导管,由围堰上游逐步向下游推进,分层灌注2—3m高一层,再返回灌注第二层。
● 第一组2—1—3导管剪球,灌注正常后,第二组4—6—5导管剪球。
● 第二组导管浇筑正常后,关闭第一组导管,第三组7—8—9导管剪球。
● 第二组从头至尾不停,第一组,第三组交叉开放,反复进行,实际同时最多开放6根导管进行灌注。
● 采用分层往复灌注一定要在下层混凝土未达到初凝前浇筑上一层混凝土,必要时 应掺加缓凝剂延长初凝时间。
● 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,流动坡度控制在1/5—1/10 之间。
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
● 筑岛沉井在修围堰和筑岛前,应对墩位场地的孤石、杂草、树根等杂物予以清除,并平整场地,对软硬不均的地表应换土或加固。
● 浮式沉井在浮运前,对河床标高,冲刷情况进行测定,对倾斜较大的河床面应整平。 2)沉井制作(混凝土及钢筋混凝土沉井制作)
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:刃脚下应满铺垫木,一般使用长、短两种垫木相间布置,具体要求如下: 垫土铺设数量计算
● 沉井模板安装:首先精确放出沉井平面大样(弹线)。外侧要刨光,拼接平顺。
模板安装顺序为:刃脚斜面及隔墙面模板→井孔模板→绑扎钢筋→主外模→调整各部尺寸→全面紧固拉杆、拉箍、支撑等。
沉井模板支好后,须复核尺寸,位置,刃脚标高,井壁垂直度,检查模板支撑。
支立第二节以上各节模板时,应用圆钢拉杆,环箍加劲牢固,不易支撑于地面上,以防沉井浇筑中下沉造成跑模。
● 沉井混凝土灌筑,养护及拆模:沉井混凝土灌注应沿四壁对称均匀进行,避免因高 差产生不均匀下沉,每节沉井混凝土应一次浇完。
养护:正常洒水,覆盖。沉井顶面混凝土凿毛可在混凝土强度大于2.5MPa时提早进行。
拆模:混凝土达到规定强度后即可拆模,拆模顺序为:井壁外侧模板及井孔内侧模板→隔墙下支撑及隔墙底模→刃脚斜面下支撑及刃脚斜面模板。
拆模的注意事项:隔墙及刃脚下支撑应对称依次拆模,由中向边进行;拆模后,下沉抽垫前应将刃脚回填密实,防止不均匀下沉。
● 沉井接高注意事项:接高时底节顶面应高出地面0.5~1.Om,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。
● 挖土时先将刃脚内侧的回填土分层挖去,定位承垫处的土最后挖除,一层挖完再挖 第二层。
● 土质松软时,在分层挖回填土的过程中,沉井即逐渐下沉,当刃脚下沉至沉井中土面大体齐平时,即可在中部先向下挖深40~50cm,再向四周均匀扩挖,再分层挖除刃脚内侧的土台。
● 在坚硬的土层中,可先分段掏空刃脚,随即回填砂砾。即跳槽法开挖,最后挖定位, 承垫下的土(岩)层。
● 遇有岩层时,顺序开挖刃脚内侧和外侧,风化岩(或软岩)可用风镐,风铲挖除,硬岩层可以打眼爆破。
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:抓土一般锅底比刃脚低1~1.5m,刃脚周边不易坍落时,应采用高压水抢冲刃脚部位辅助下沉,多孔井时,每个井孔需配备一套抓土设备。出土方式可采用特制的挂勾甩土或利用井顶运输轨道(抓斗工作范围内)。
⑤吸泥下沉:吸泥机有水力吸泥机,水力吸石筒及空气吸泥机。通常采用吊架或吊机维持其悬吊状态,管力垂直,并能在井内移动位置。吸泥时,其吸泥管口离泥面高度一般为0.15~0.5m。吸泥时应经常变换位置,提高吸泥效果,使井底泥面均匀下降,靠近刃脚及隔墙下的土层如不能向中间锅底自行坍落时,可用高压水抢射水冲击。吸泥操作水深不宜小于5m,因此筑岛一段开始下沉时,可采用排水开挖或抓斗下沉方法,或向井内注水,增大吸泥深度。吸泥机工作时应经常调整吸管口距泥面的高度,以能经常吸出最稠的泥浆为准。工作时注意泥面变化,防止周边坍方埋住吸泥机,停吸时,应先将吸泥机提升一定高度后再关闭风阀。
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:沉井接高时,其基准面也要逐节向顶面返,保持上、下基准面平行,竖向 轴线垂直。
● 下沉深度测量:按实测顶面标高和量得的沉井高度,计算下沉深度标高。每当最后一节沉井,下沉至顶面露出水面0.5m时,应设置防水挡土墙围堰,再继续下沉至设计标高。
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
● 当沉井刃脚下岩面较平整,刃脚与岩面间空隙不大时(20cm以内),可用1:1水泥砂浆封堵间隙后排水清基。
● 岩石风化层较多,清基时应将风化层全部凿除,然后由潜水工将刃脚与岩石间空隙 部分泥砂软层清理干净,在刃脚内侧堆码一圈砂袋,作为封堵砂浆的内模,用塑料袋或桶盛1:1水泥砂浆(必要时可掺2%氟化钠)缓缓吊送给潜水工,由潜水工将砂浆倒内砂袋与刃脚的空间内进行封堵,施工应连续进行。待砂浆达到一定强度后抽水进行井内清基工作。
③非岩石类土基底水下清基:基底设置在非岩石类土层上的沉井、井孔内、刃脚及隔墙 下的土层均应进行清理,以形成封底锅底坑。清基时可采用射水,吸泥式抓泥交替进行。清基时应注意控制泥面高度以及不要过分忧动刃脚下土层,以免引起翻砂或下沉,基底范围内 的浮泥松土不易超过l0cm,封底混凝土高度内的井壁及隔墙底面的粘泥应尽可能洗净。由 潜水员和测量人员共同测定井孔底面标高。
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)。
● 导管平面布置:应使各导管的有效灌注半径互相搭接,并覆盖满基底全范围。
● 在井顶搭设灌注支架,悬挂储料斗、漏斗、导管,在灌注混凝土全部过程中,导管埋入混凝土的深度至少应保持1.0—1.8m以上(导管作用半径大,埋深亦大)。
● 主要设备:储料槽、串筒、漏斗、导管、振动器、导管提升设备、隔水球、检查锤、测深锤、抽水设备、射水设备、清孔设备、混凝土拌合、运输设备等。
③质量检查:可采用钻芯取样方法。
2 、 桥梁下部结构施工方法
(1)承台施工
1)围堰及开挖方式的选择
①当承台位置处于干处时,一般直接采用明挖基坑,并根据基坑状况采取一定措施后,在其上安装模板,浇筑承台混凝土。
②当承台位置位于水中时,一般先设围堰(钢板桩围堰或吊箱围堰)将群桩围在堰内, 然后在堰内河底灌注水下混凝土封底,凝结后,将水抽干,使各桩处于干地,再安装承台模 板,在干处灌筑承台混凝土。
③对于承台底标高位于河床以上的水中,采用有底吊箱或其他方法在水中将承台模板 支撑和固定。如利用桩基,或临时支撑直接设置,承台模板安装完毕后抽水,堵漏,即可在于处灌筑承台混凝土。
④承台模板支撑方式的选择应根据水深、承台的类型、现有的条件等因素综合考虑。
2)围堰
围堰的形式根据地质情况、水深、流速、设备条件等因素综合考虑。
3)开挖基坑
①基坑开挖一般采用机械开挖,并辅以人工清底找平,基坑的开挖尺寸要求根据承台 的尺寸,支模及操作的要求,设置排水沟及集水坑的需要等因素进行确定。
②基坑的开挖坡度以保证边坡的稳定为原则,根据地质条件,开挖深度,现场的具体情况确定,当基坑壁坡不易稳定或放坡开挖受场地,或放坡开挖工作量大不经济时,可按具体情况采取加固坑壁措施,如挡板支撑、混凝土护壁、钢板桩、锚杆支护、地下连续壁等。
③基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的措施,如截水沟等。
④当基坑地下水采用普遍排水方法难以解决,可采用井点法降水,井点类型根据其土层的渗透系数,降水的深度及工程的特点进行确定。
⑤承台底的处理
⑥低桩承台:当承台底层土质有足够的承载力,又无地下水或能排干时,可按天然地基 上修筑基础的施工方法进行施工。当承台底层土质为松软土,且能排干水施工时,可挖除松 软土,换填10~30cm厚砂砾土垫层,使其符合基底的设计标高并整平,即立模灌筑承台混 凝土。如不能排于水时,用静水挖泥方法换填水稳性材料,立模灌筑水下混凝土封底后,再 抽干水灌筑承台混凝土。
⑦高桩承台:当承台底以下河床为松软土时,可在板桩围堰内填人砂砾至承台底面标 高。填砂时视情况决定,可抽干水填人或静水填入,要求能承受灌注封底混凝土的重量。当 底层土承载力小于0.15H公斤/厘米2[H为水中封底混凝土厚度(m)],而围堰内水不易排 干,填砂砾尚不能支撑封底混凝土的重量时,则应考虑提请监理和设计单位进行变更设计或 降低承台到能承受封底混凝土重量的土层土,或提高承台采用吊箱围堰施工。
4)模板及钢筋
①在设置模板前应按前述做好承台底的处理,破除桩头,调整桩顶钢筋,作好喇叭口。模板一般采用组合钢模,纵、横楞木采用型钢,在施工前必须进行详细的模板设计,以保证使模板有足够的强度、刚度和稳定性,能可靠的承受施工过程中可能产生的各项荷载,保证结构各部形状、尺寸的准确。模板要求平整,接缝严密,拆装容易,操作方便。一般先拼成若干大块,再由吊车或浮吊(水中)安装就位,支撑牢固。
②钢筋的制作严格按技术规范及设计图纸的要求进行,墩身的预埋钢筋位置要准确、 牢固。
5)混凝土的浇筑
①混凝土的配制要满足技术规范及设计图纸的要求外,还要满足施工的要求。如泵送 对坍落度的要求。为改善混凝土的性能,根据具体情况掺加合适的混凝土外加剂。如减少 剂、缓凝剂、防冻剂等。
②混凝土的拌合采用拌合站集中拌合,混凝土罐车通过便桥或船只运输到浇筑位置。 采用流槽、漏斗或泵车浇筑。也可由混凝土地泵直接在岸上泵人。
③混凝土浇筑时要分层,分层厚度要根据振动器的功率确定,要满足技术规范的要求。
④大体积混凝土的浇筑:随着桥梁跨度越来越大,承台的体积变得很大,越来越多的承 台混凝土的施工必须按照大体积混凝土的方法进行。大体积混凝土的施工除遵照一般混凝 土的要求外,施工时还应注意以下几点:
● 水泥:选用水化热低,初凝时间长的矿山水泥,并控制水泥用量,一般控制在 300kg/㎡以下。
● 砂、石:砂选用中、粗砂,石子选用0.5~3.2cm的碎石和卵石。夏季砂、石料堆可设简易遮阳棚,必要时可向骨料喷水降温。
● 外加剂:可选用复合型外加剂和粉煤灰以减少绝对用水量和水泥用量,延缓凝结 时间。
● 按设计要求敷设冷却水管,冷却水管应固定好。
● 如承台厚度较厚,一次浇注混凝土方量过大时,在设计单位和监理同意后可分层浇 筑,以通过增加表面系数,利于混凝土的内部散热。分层厚度以1.5m左右为宜,层间间隔时间5~14天之间,上层浇筑前,应清除下层水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土面层,并进行湿润,清洗。
6)混凝土养生和拆模:
混凝土浇注后要适时进行养生,尤其是体积较大,气温较高时要尤其注意,防止混凝土开裂。混凝土强度达到拆模要求后再进行拆模。
(2)墩、台身施工
1)钢筋混凝土墩、台身
①在承台顶面准确放出墩台中线和边线,考虑混凝土保护层后,标出主钢筋就位位置。
②将加工好的钢筋运支工地现场绑扎,在配置第一层垂直筋时,应使其有不同的长度,以符合同一断面筋接头的有关规定。随着绑扎高度的增加,用圆钢管搭设绑扎脚手架,作好钢筋网片的支撑并系好保护层垫块。
③条件许可时,可事先加工成钢筋网片或骨架,整体吊装焊接就位。
④将标准钢模组合成分块模板片,板片高度及宽度视墩台身尺寸和吊装能力确定。
⑤用夹具将工字钢立柱和板片竖向连接,横向用销钉和槽钢横肋,将整个模板连成整
体,安装就位,用临时支撑支牢,待另一面模板吊装就位后,用圆钢拉杆外套塑料管并加设锥形垫,外加垫块螺帽,内加横内撑,将两面模板横向连成整体,校正定位。
⑥端头模板要和墙面模板牢固连接,认真采取支撑、加固措施,防止跑模、漏浆。
⑦为保证模板的使用性能和吊装时不变形,模板必须有足够的强度、刚度和稳定性,事
先进行认真的设计。
⑧施工脚手架用螺栓连接在立柱上,立柱下部设置可调斜撑,以确保模板位置的正确。
⑨安装直坡式墩台模板,为便于提升,宜有o.5%~1%模板高度的锥度,在制作模板时可根据锥度要求加工一定数量的梯形模板,为适应于空心墩台,还须制作收坡式模板。
⑩使用拼装式模板修筑圆形、方形墩时,可视吊装能力,分节组拼成整体模板,以加快进度,保证质量及安全。
⑩统筹安排混凝土拌合站的位置,拌合站的拌合能力必须满足施工需要,原材料质量、混凝土施工配合比、坍落度等必须符合设计要求。
⑩混凝土浇筑前应将模板内杂物、已浇混凝土面上泥土清理干净,模板、钢筋检查合格后,方可进行混凝土的浇筑。
⑩混凝土的水平运输视运距远近和方量大小可选用手推车、轻便轨道活底斗车、自卸汽车或混凝土拌合车。混凝土垂直运输常用各种吊机、扒杆、吊架、混凝土泵、混凝土泵车及皮带输送机等进行高墩台的混凝土浇筑。
⑩墩台身高度不大时,可搭设木板坡道,中间钉设防滑木条,用手推车运输混凝土浇 筑。当墩台身高度较大,混凝土下落高度超过2m时,要使用漏斗、串筒。
⑩拼装式模板用于高墩台时,应分层支撑、分层浇筑,在浇筑第一层混凝土时,于墩台
身内预埋支承螺栓,以支承第二层模板的安装和混凝土的浇筑。
⑩浇筑墩台混凝土通常搭设普通外脚手架,浇筑高墩台混凝土时,须采用简易活动脚
手或滑动脚手。浇筑空心高墩台混凝土宜搭设内脚手,并兼作提升吊架。
⑩混凝土应分层、整体、连续浇筑,逐层振动密实,轻型墩台需设置沉降缝时,缝内要填塞沥青麻絮或其他弹性防水材料,并和基础沉降缝保持顺直贯通。
⑩混凝土浇筑时要随时检查模板、支撑是否松动变形、预留孔、预埋支座钢板是否移位,发现问题要及时采取补救措施。
⑩混凝土浇筑完成应适时覆盖洒水养生,预松模板拉杆透水养生,拆模后也可采用喷洒养生剂、圈套塑料养生。
⑩浇筑轻型薄壁墩台,为防止出现混凝土裂缝,施工时应认真进行混凝土配合比设计,严格计量投料,精心施工,重视养生。为保持其墙体的稳定,混凝土浇筑后,要抓紧安排支撑梁混凝土的施工,以及上部构件的吊装,使整个构件造物早日形成受力框架。
⑧高大的后仰桥台,为平衡偏心,应在浇筑台身混凝土之后,及时填筑台后路堤土方,防止桥台后倾或前滑。未经填土的台身露出地面的高度不得超过4m,以防因偏心造成基底的不均匀沉陷。
2)砖石混凝土预制块砌筑
①准确测出墩台纵横向中线,放出实样、挂线砌浇。
②在砌筑墩台身的底层块时,如基底为岩石或混凝土时,应将其表面清洗干净,坐浆砌筑。如基底为土质时,则不必坐浆,但应夯实。
③墩台身须分段分层砌筑,两相邻工作段的砌筑高差不宜超过1.2m,分段位置以设在沉降缝或伸缩缝处为宜。
④砌筑用的石料应经过精细加工,分层分块编号,对号入座,砌筑时,较大石料用于下部,坐满砂浆后再依次砌筑上层,砌筑上层时,不得振动下层石料。
⑤砌筑斜面墩台时,斜面要逐层收坡,保证规定坡度。
⑥混凝土预制块砌筑顺序先从角石开始,竖缝用厚度比灰缝略小的铁片控制,缝内坐满灰浆,安砌后立即用扁铲捣实。
⑦砌块用砂浆粘结,不得直接接触,要使砌缝均匀整齐。
⑧随着砌体的升高,适时搭设脚手架,用以堆放材料及砂浆,施工脚手有轻型固定式、梯子式、滑动升高式、简易活动式等数种,可根据具体情况选用。
⑨砌筑材料及砂浆的提升方法,在砌体不高时,可用简单马凳、跳板直接运送:砌体较高时,可用各种吊机、扒杆等小型起重设备运送。
⑩砌体达到设计标高时,及时勾缝。
3、 桥梁上部结构装配式施工方法
(1)先张法预制梁(板)
1)按预制需要,整平场地,完善排水系统,统筹规划混凝土的供应及水电管路的布设安装。
2)根据梁的尺寸、数量、工期确定预制台座的长度、数量、尺寸,台座应坚固、平整、不沉陷,表面压光。
3)承力台座由混凝土筑成,应有足够的强度、刚度和稳定性,钢横梁受力后,挠度不能 大于2mm。
4)多根钢筋同时张拉时,其初应力要保持一致,活动横梁始终和固定横梁保持平行。
5)在台座上注明每片梁的具体位置、方向和编号。
6)将预应力筋(钢绞线)按计算长度切割,在失效段套上塑料管,放在台座上,线两端穿 过定位钢板,卡上锚具,用液压千斤顶单束张拉,先张拉中间束,再向两边对称张拉。
7)按技术规范或设计图纸规定的张拉强度进行张拉,一般为0→初应力→105σK%(持荷2分钟)→σK(锚固)。如端横梁刚度大,每根梁可采用同一张拉值。
8)张拉时断丝数量不得超过设计或规范规定,否则要处理更换。
9)钢绞线张拉后8h,开始绑扎除面板外的普通钢筋。
10)使用龙门吊机将涂以脱模剂的钢模板吊装就位,分节拼装紧固,用花篮螺栓支撑, 力求接缝紧密,防止漏浆、移位。
11)用龙门吊机吊运混凝土,先浇底板并振实,振动时注意不得触及钢绞线,当底板浇 至设计标高,将经检查合格的充气胶囊安装就位,用定位箍筋与外模联系,上下左右加以固 定,防止上浮,同时绑扎面板钢筋,然后对称、均匀地浇胶囊两侧混凝土,从混凝土开始浇注到胶囊放气时为止,其充气压力要始终保持稳定,最后浇筑面板混凝土,振平后,表面作拉毛处理。
12)适时安排混凝土的养生。
13)混凝土浇完6~8h,将胶囊放气抽走,洗净灰浆以备再用。
14)混凝土达到规定强度时开始放张,放张时宜对称、同步。可采用砂箱法或千斤顶法,分数次完成。用砂箱法时,放砂速度要均匀一致。
15)梁(板)松张后,用龙门吊机吊运出槽,按规定堆放。
(2)后张法预制梁(板)
1)按施工需要规划预制场地,预制场地应整平压实,低洼不平处及软弱土质要处理改 善,完善排水系统,确保场内不积水。
2)根据预制梁的尺寸、数量、工期,确定预制台座的数量、尺寸,台座用表面压光的梁 (板)筑成,应坚固不沉陷,确保底模沉降≯2mm,台座上铺钢板底模或用角钢镶边代作底 模。当预制梁跨大于20m时,要按规定设置反拱。
3)根据施工需要及设备条件,选用塔吊或跨梁龙门吊作吊运工具,并铺设其行走轨道。
4)统筹规划梁(板)拌合站及水、电管路的布设安装。
5)预制模板由钢板、型钢组焊而成,应有足够的强度、刚度和稳定性,尺寸规范、表面平整光洁、接缝紧密、不漏浆,试拼合格后,方可投入使用。
6)在绑扎工作台上将钢筋绑扎焊接成钢筋骨架,把制孑L管按坐标位置定位固定,如使 用橡胶抽拔管要插入芯棒。
7)用龙门吊机将钢筋骨架吊装人模,绑扎隔板钢筋,埋设预埋件,在孔道两端及最低处 设置压浆孔,在最高处设排气孔,安设锚垫板后,先安装端模,再安涂有脱模剂的钢侧模,统 一紧固调整和必要的支撑后交验。
8)将质量合格的梁(板)用梁(板)拌合车运输,卸人吊斗,由龙门吊从梁的一端向另一 端,水平分层,先下部捣实后再腹板、翼板,浇至接近另一端时改从另一端向相反方向顺序下料,在距梁端3~4m处浇筑合笼,一次整体浇筑成型。梁体梁(板)数量较大时,采用斜向分段,水平分层方法连续浇筑。
9)梁(板)的振动以紧固安装在侧模上的附着式为主,插入式振动器为辅,振动时要掌握好振动的持续时间、间隔时间和钢筋密集区的振动,力求使梁(板)达到最佳密实度而又不 损伤制孔管道。
lO)梁(板)成活后要将表面抹平、拉毛,收浆后适时覆盖,洒水湿养不少于七天,蒸汽养 生恒温不宜超过80℃,也可采用喷洒养生剂养生。
11)使用龙门吊拆除模板,拆下的模板要顺序摆放,清除灰浆,进行养护,以备再用。
12)构件脱模后,要标明型号,预制日期及使用方向。
13)将力学性能和表面质量符合设计要求的预应力钢丝或钢绞线按计算长度下料,梳 理顺直,编匝成束,用人工或卷扬机或其他牵引设备穿入孔道。
14)当构件梁(板)达到规定强度时,安装千斤顶等张拉设备,准备张拉。
15)张拉使用的张拉机及油泵、锚、夹具必须符合设计要求,并配套使用,配套定期校 验,以准确标定张拉力与压力表读数间的关系曲线。
16)按设计要求在两端同时对称张拉,张拉时千斤顶的作用线必须与预应力轴线重合,两端各项张拉操作必须一致。
17)预应力张拉采用应力控制,同时以伸长值作为校核。实际伸长值与理论伸长值之差应满足规范要求,否则要查明原因采取补救措施。
18)张拉过程中的断丝,滑丝数量不得超过设计规定,否则要更换钢筋或采取补救措施。
19)预应力筋锚固要在张拉控制应力处于稳定状态时进行,其钢筋内缩量不得超过设 计规定。
20)预应力筋张拉后,将孔道中冲洗干净,吹除积水,尽早压注水泥浆,水泥浆的强度、 稠度、水灰比、泌水率、膨胀剂掺量等必须符合设计或规范规定。
21)压浆使用压浆泵从梁最低点开始,在梁两端压浆孔各压浆一次,直至规定稠度的水 泥浆充满整个孔道为止。
22)用龙门吊机将梁适用移运至存放场。
(3)预制梁(板)的吊装
1)概述
①构件达到规定强度时,用吊机移运至堆放场,在吊点位置下承垫横枕木,放置稳固。
②推放构件的场应平整压实,不沉陷、不积水。
③构件应按吊装次序、方向水平分层推放,标志向外,板梁平放,一般不宜超过三层,要逐层支撑牢固,层与层间要以垫木隔开,相邻构件间要留出适当宽度的通道。
④起吊梁板可用吊钩钩住吊环或通过预留孔用钢丝绳起吊,起吊时注意不得损伤混凝土。
⑤梁、板吊装前,应检查混凝土质量及截面尺寸,如有缺陷要及时修补,以免安装时发 生困难。
⑥梁、板运输可用平板车或大型拖车,运输时构件要平衡放正,作用特制的固定架,防 止倾复,并采取防止构件产生过大的负弯距的措施,以免断裂。
⑦构件吊装前,在每片梁板二端要标出竖向中心线,并在墩台面上放出梁的纵向中心 线、支座纵横中心线、梁板端位置横线以及每片梁板的具体位置。
2)吊装方法
根据具体情况,选用不同的安装方法。
①自行式吊机架设法:即直接用吊车将运来桥孔的梁板吊放到安装位置上。
● 一台吊机架设法;
● 二台吊:机架设法;
● 适用条件:平坦无水桥孔的中小跨径预制梁板安装。
②简易型钢导梁架设法:将用型钢组拼成的导梁移运到架设桥孔,在导梁上铺设轻轨, 将混凝土梁用轨道乎车运到桥孔,再用墩顶龙门吊机将梁横移就位,之后随着架梁的需要, 移动导梁和龙门架。
③适用条件:地面有水,孔数较多的中小跨径预制梁板安装。
④联合架桥机架设法:采用钢导梁配合墩顶龙门、托架等完成预制梁的安装。在导梁上铺设钢轨,托架通过钢轨托运龙门吊机在墩顶就位,系好缆风绳,将预制梁装上平车运到桥孔导梁上,利用两个龙门吊装就位或完成横移,接着导梁前伸,用龙门将未吊装好的梁吊 装就位,托架托运龙门吊机前移,用同样程序吊装下孔。
⑤适用条件:孑L数较多的中型梁板吊装。
⑥双导梁架桥机架设法:将轨道上拼装的架桥机推移到安装孔,固定好架桥机后,将预 制梁由平车运至架桥机后跨,两端同时起吊,横移小行车置于梁跨正中并固定,将梁纵移到 安装跨,固定纵移平车,用横移小平车将梁横移到设计位置下落就位,待一跨梁全部吊完,小行车置于梁跨正中并固定,将梁纵移到安装跨,固定纵移平车,用横移小平车将移平车退到后端,前移架桥机,拆除前支架与墩顶联结螺栓,把前支架挂在鼻架上。重复上述程序进行下一跨梁的安装。
适用条件:孔数较多的重型梁吊装。
⑦跨墩龙门架架设法:预制梁由轨道平车运至桥孔一侧,用两台同步运行的跨墩龙门
吊将梁吊起再横移到设计位置落梁就位。
适用条件:无水或浅水河滩,孔数较多的中型梁板安装。
⑧浮运、浮吊架梁:将预制梁用各种方法移装到浮船上,浮运到架设孔以后就位安装。
● 浮运架设的方法有:将预制大梁装船浮运至架设孔起吊就位安装法;将预制大梁装 载在一艘或两艘浮船中的支架枕木梁上,使梁底高度高于墩台支座顶面o.2~0.3m,然后浮船拖运至架设孔,充水人浮船,使浮船入水加深,降低梁底高度使大梁安装就位;浮船支架托拉架设法:将梁的一端纵向拖拉滚移到岸边的浮船支架上,再按移动式支架架设法的方法拖拉浮船至安装位置,用龙门架或人字扒杆安装就位。
● 预制梁装船的方法有:用大吨位、大伸幅的吊车将梁从岸上吊装至浮船上;用大吨位、大伸幅的浮式吊机将梁从岸上吊至浮船上;用栈桥码头将预制梁纵向拖拉上船;用栈桥码头横移大粱上船。
4、 桥梁上部结构悬臂施工方法
(1)悬臂浇筑法
1)概述
适用于大跨径的预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥。其特点 是无须建立落地支架,无须大型起重与运输机具,主要设备是一对能行走的挂篮。
2)施工准备
①挂篮设计及加工:挂篮是悬浇箱梁的主要设备,它是沿着轨道行走的活动脚手架及 模板支架。就国内外现有的挂篮按结构形式可分为桁架式、三角斜拉带式、预应力束斜拉 式、斜拉自锚式:按行走方式可分为滑移式和滚动式;按平衡方式可分为压重式和自锚式。 对某一具体工程,应根据梁段分段情况,根据对挂篮重量的要求承受荷载及施工经验对挂篮 进行认真详细的设计。除必须满足强度、刚度、稳定性要求外,还要使其行走、锚固方便可 靠,重量不大于设计规定。挂篮由主桁架、锚固、平衡系统及吊杆、纵横梁等部分组成,由工厂或现场根据挂篮设计图纸精心加工而成。
②0号、1号块的施工:挂篮是利用已浇注的箱梁段,作为支撑点,通过桁架等主梁系 统、底模系统,人为创造一个工作平台。对于。号、1号块挂篮没有支撑点或支撑长度不够。 需采用其他方式浇注。一般采用扇形托架浇注。扇形托架可用万能杆件、贝雷片或其他装配式杆件组成,托架可支撑在桥墩基础承台上或墩身上。托架除须满足承重强度要求外,还 须具有一定的刚度,各连续点应连接紧密,螺栓旋紧,以减少变形,防止梁段下沉和裂缝。
③临时固结:对于连续箱梁,梁与墩未固结在一起,施工时,两侧悬浇施工难以保持绝 对平衡,必须在施工中采取临时固结措施,使梁具有抗弯能力。临时固结一般采用在支座两 侧临时加预应力筋,梁和墩顶之间浇注临时混凝土垫块。将梁固结在桥墩上,使梁具有一定 的抗弯能力。在条件成熟时,再采用静态破碎方法,解除固结。
3)悬浇施工工序
①上挂篮:上挂篮前。号、1号块必须是浇注完成并张拉,对支座作了临时固结措施。
● 为减小梁段上的作业,可根据起吊运输能力将挂篮杆件在加工场拼装成若干组件, 再将挂篮组件吊至0号、1号块梁段上进行组装。
● 在已浇筑的0号、1号块箱梁顶面进行水平及中线测量,铺设轨道,组装挂篮,并将挂篮对称行走就位、锚固。
● 在底篮两侧,前后端及外模两侧均设置固定平台,内外模及箱梁前端设置悬吊工作 平台。
● 挂篮拼装完毕后,为验证挂篮的可靠性和消除其非弹性变形及其测出挂篮在不同 荷载下的实际变形量,以便在挠度控制中修正立模标高,在第一次使用前对挂篮进行试压。试压的方式常用的有:水箱加载法、千斤顶高强钢筋加力法等。
②模板校正、就位:
● 模板分为底模、外侧模及内模。底模支撑吊篮底的纵、横梁上,外侧模一般由外框 架预先装成整体,内模由侧模、顶模及内框架组成,内模的模板及框架因每一梁段均须修改高度,不宜做成整体。
● 根据箱梁截面的情况确定混凝土是一次浇筑还是分次浇筑,一次浇筑时,应在顶板 中部留一窗口,使混凝土由窗口进入箱内,分布到底模上。当箱梁较高时,应用减速漏斗向下传送混凝土,采用二次浇筑时,先安装底模、侧模及底板、侧板的普通钢筋、预应力筋,待浇筑第一次混凝土后,再安装内模及顶板普通钢筋及预应力筋。
● 箱梁由根部至端部为二次抛物线,每浇筑一个梁端均’须将底模提高一次,提高不多时,可采用支垫底模的方法,经几次提高后,高差变大时,须用提升吊篮的方法提高底模。
● 悬臂浇筑时,一个梁段高度的偏差对全孑L有很大影响,而且随着梁段所浇筑混凝土数量的增加而逐渐下垂,梁段数量越增加,悬臂越长,下垂越多,因此,为保证箱梁的设计高度和挠度,各梁段的模板均须设置一定的预加抬高量,其预加抬高量根据设计规范要求及施工经验确定,并须及时的校对调整。
③普遍钢筋,预应力管道。
④悬浇箱梁的普通钢筋及预应力管道除须满足一般施工工艺要求外,要特别注意对预 应力管道要严格按设计的要求布置,当与普通钢筋发生矛盾时,优先保证预应力管道的位置 正确;对预应力用的定位筋固定牢固,确保其保护层的厚度;纵向管道的接头多,接头处理必须仔细,并要采取措施防止孔管堵塞;由于纵向管道较长,一般要在管道中间增设若干个压浆三通,以便压浆时,可以作为排气孔或压浆孔,以保证孔道压浆密实。
⑤混凝土浇筑。
⑥悬浇箱梁的混凝土强度一般都较高,必须认真做好混凝土的配合比设计,混凝土的 拌合根据条件可采用陆上拌合,水上运输至现场,或直接在水上拌合。悬浇时i必须对称浇 筑,重量偏差不超过设计规定的要求,浇筑从前端开始逐步向后端,最后与已浇梁端连接。 分次浇筑时,第二次浇筑混凝土前必须将首次混凝土的接触面凿毛冲洗干净,对上、下梁段 的接触面应凿毛、清洗干净。底、肋板的混凝土的振动以附着式振动器为主,插入式为辅,顶板、翼板混凝土的振动以附着式为辅,插入式为主,辅以平板振动器拖平。混凝土成型后,要适时覆盖,洒水养生。
⑦张拉、压浆。
⑧张拉前按规范要求对千斤顶、油泵进行标正,对管道进行清洗、穿束,准备张拉工作 平台等。
⑨当混凝土达到设计及规范要求的张拉强度后按设计规定先后次序、分批、对称进行 张拉,严格按照张拉程序进行。张拉后按规范要求对管道进行压浆。
⑩拆模及移动挂篮。
⑩本梁段设计的张拉束张拉后,落底模,铺设前移轨道,移动挂篮就位,开始下一梁段 的施工。
4)合拢段的施工及体系转换
①中间合拢段混凝土一段采用吊架最后浇筑,合拢浇筑前应及早调整两端悬浇梁段的 中线及标高。合拢混凝土浇筑前要安装合拢段的劲性骨架和张拉临时束,确保合拢段混凝 强度未达到设计强度前不变形。并在合拢段两侧加压,随着合拢段混凝土的浇筑逐步减压,保持合拢段混凝土浇筑过程中荷载平衡。
②为减少温度变化对合拢段混凝土产生拉应力,混凝土浇筑时间应选择一天最低气温 时浇筑,混凝土强度达到设计要求强度后,按顺序对称的进行张拉、压浆。
③在张拉压浆完成后及进的解除临时固结措施,将各墩临时支座反力转移到永久支座上,将梁体转换成连续梁体系。
5)边跨施工
靠近桥台部位的梁段混凝土,一般采用支架现浇或采用在墩台旁设临时支柱,安装吊篮并进行浇注。当这一部分较短时,也可用吊架浇筑。
6)施工挠度的控制及观测
①悬浇施工梁体由于受自重、温度、外荷载等因素影响会产生挠度,混凝土自身的收缩、徐变等因素也会使箱梁产生标高变化,这种变化随着跨度的加大而增加。为了使成桥后的桥面线型达到或接近设计曲线,必须在悬臂浇注时进行标高控制,在施工中对已浇或准备浇注的箱梁各工序进行挠度、温度等观察,并以此随时调整悬浇段的立模标高。
②立模标高控制值=箱梁顶面设计标高牛设计施工预拱度+挂篮自重及浇筑混凝土后的变形值±日照温差修正值。设计施工预拱值需进行修正,由于设计状态和实际施工状态的差异,为了达到设计的理论线型,必须通过实际测量资料的积累和分析,找出各阶段的挠度变化规律,以修正各项计算参数,使计算状态基本吻合实际,挂篮的变形值也要通过挂篮试压以及施工前几段产生的实际挠度数据进行修正,混凝土的收缩可用折合降低温度的方法处理。对于张拉值的修理,通过锚下应力损失理式以及实际观测值比较后决定。
为尽量减小日照温差的影响,宜选择温度梯度较小的时候进行观察,另外,平衡力矩,施工荷载对混凝土标高也有影响,若两端荷载不一样,必然会产生一头低一头高的现象,施工中力求平衡施工,消除该项影响。同时在计算控制也考虑该项内容。
③测点布置:在桥轴线及上、下腹板的中心轴线组成三条纵轴线,每段的前沿和三条纵轴的交叉点设置为测点。在。号块上设置临时水准点,观测时间在挂篮就位、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、张拉后几个阶段都进行观察,对温度观测及应力的观测根据需要进行。
(2)悬臂拼装法
1)概述
悬拼与悬浇施工具有相同的优点,不同之处在于悬拼以吊机将预制好的梁段逐段拼装。
此外还具备以下优点:
①梁体的预制可与桥梁下部构造施工同时进行,平行作业缩短了建桥周期。
②预制梁的混凝土龄期比悬浇法的长,从而减少了悬拼成梁后混凝土的收缩和徐变。
③预制场或工厂化的梁段预制生产利于整体施工的质量控制。
2)悬拼法施工方法
①梁段预制方法分长线法及短线法。
②长线法,组成梁体的所有梁段均在固定台座上的活动模板内浇筑且相邻段的拼合面应相互贴合浇筑,缝面浇筑前涂抹隔离剂,以利脱模。优点是由于台座固定可靠,成桥后梁体线性较好,缺点是占地较大,地基要求坚实,混凝土的浇筑和养护移动分散。
③短线法,梁段在固定台位能纵移的模内浇筑。待浇梁段一端设固定模架,另一端为已浇梁段(配筑梁段),浇毕达到强度后原配筑梁段,达到要求强度为下待浇段配筑,如此周而复始,台座仅需3个梁段长。优点是场地较小,浇筑模板及设备基本不需要移机,可调的底、侧模便于平竖曲线梁段的预制,缺点是精度要求高,施工要求严,施工周期相对较长。
④长线法施工工序:预制场、存梁区布置→梁段浇筑台座准备+梁段浇筑→梁段吊运存放、修整一梁段外运一梁段吊拼
3)梁段的拼接施工
①o号块:为了确保连续梁分段悬拼施工的平衡和稳定,常与悬浇方法相同,将T构支座临时固结,必要时在墩两侧加设临时支架以满足悬拼的施工需要。
②1号块:1号块是紧邻0号块两侧的第一箱梁节段,也是悬拼T构的基准梁段,是全跨安装质量的关键,一般采用湿接缝连接。湿接缝拼装梁段施工程序:吊机就位—提升、起吊1号梁段一安设薄钢板管一中线测量—丈量湿接缝的宽度—调整薄钢板管—高程测量一检查中线一固定1号梁段一安装湿接缝的模板—浇筑湿接缝混凝土一湿接缝养护、拆模一张拉预应力筋—下一梁段拼装。
③其他梁段拼装:采用胶接缝拼装,拼装施工程序:吊机就位一起吊梁段—初步定位试拼一检查并处理管道接头一移开梁段—穿临时预应力筋入孔一接缝面上涂胶接材料一正式定位、贴紧梁段一张拉临时预应力筋—放松起吊索+穿永久预应力筋+张拉预应力筋后移挂篮下一梁段拼装。
5、 桥梁上部结构逐孔施工方法
(1)概述
逐孔浇筑就是利用移动模架、大型滑模设备,现场整孑L全断面一次浇筑,逐跨推进,完成桥梁施工的新工艺。采用滑模施工无须在跨间设置落地支架,而是用整跨架立钢架来支撑模架,在墩顶现场完成模板安装,调整、钢筋绑扎、混凝土浇筑、张拉及养生等一系列工艺后,纵移钢模架逐孔施工,周而复始地向前推进。
逐孔施工方法适应于跨径50m以内,桥长较长(>800m),平曲线半径大于700m的预应力混凝土等截面连续箱梁的现浇施工。下面就成套滑模设备的施工为例对逐孔施工进行叙述。
(2)准备工作
1)滑模钢梁拼装:此项工作在首段混凝土箱梁浇筑前进行,拼装工作场地约需(30mX60m)平方米。拼装前应根据浇筑梁段的跨径和工作缝的位置,确定滑模中支点钢箱梁的加固位置,然后用工字钢或厚钢板满焊加固。滑模前导梁可在首段浇筑孔内拼装,然后将滑模前移,拼装后导梁,最后将滑模向前牵引在浇筑孔内就位。
2)钢立柱安装,钢立柱是滑模钢箱梁的临时支撑,它承受着钢箱及箱梁混凝土的重量,因此技术要求严格。钢立柱下的混凝土垫块,是用来支撑调整钢立柱使用高度的临时结构 物,要按计算高度提前浇筑或预制安装。
3)中钢横梁的安装:在桥墩浇筑过程中顺桥向水平位置,预留2束5~12钢束管道(管 道多少取决于受力情况)。在管内穿好钢绞线,将位于墩身前后的钢横梁张拉锚固,使中钢 横梁与墩身及钢立柱连成整体,以提高钢立柱抵抗水平力的能力。
4)托架滑撬:墩身两端钢立柱顶上安置托架,它放在纵梁上,以高强螺栓与纵梁相连, 纵梁则与中钢横梁栓接。每个托架上安装2台3000kN和2台1000kN千斤顶,以千斤顶顶升钢箱至浇筑箱梁的正确位置。在托架上纵向相距1.6m安装两组滑撬,在每组滑撬上再安装两组2块聚四氟乙烯滑板。
5)前后钢横梁安装:浇筑孔前方墩顶设支架或前钢横梁,滑模前钢桁导梁吊起支撑在 前钢横梁上。后钢横梁设于浇筑孔后方,后浇筑悬臂段端部,用吊杆吊起支撑滑模钢箱梁后 端和后钢桁导梁。
(3)侧模安装就位
侧模安装是将侧模悬挂在滑模钢箱上,侧模就位实际上是将两侧钢箱通过横向滑移装 置向内侧滑至设计要求位置,以待安装底模。侧模与翼缘模板一般用防水胶合板镶面。
(4)安装底模
当钢箱及侧模就位后,将底模对号入座,逐块安装于侧模上。安装过程中,要注意底模 与侧模联接处的平整度,销子要安装牢固。对于两块底模之间的间隙,要用木板和防水胶合 板嵌紧,以防漏浆。
(5)支座安装
此项工作要在已做好的支座垫石上进行。
根据箱梁混凝土收缩徐变,弹性变形,气温影响以及施工过程中箱梁的临时固定支座的 设置,计算确定支座上滑板预偏值。
将支座混凝土垫石凿毛,在其上铺2~3cm厚与墩身强度相当的砂浆,然后立即将支座 吊装就位,调整好标高后,并用砂浆填满捣实,锚固螺栓孔内的砂浆也同样捣固密实。
(6)预拱度设置与模板调整
当侧模及底模安装就位后,要调整各支点处的模板纵向标高,使钢箱模板处于浇筑混凝 土时的正确位置,与此同时设置好预留拱度。预拱度的设置由安装在钢箱上的垫块和侧模 连接处钢框架支承立柱上的调整螺栓来完成,预拱度值由综合计算分析而定,预拱度理论值 的计算主要考虑如下因素:
1)钢箱的.弹性变形;
2)恒载;
3)混凝土梁产生的弹塑性变形;
4)支点沉降。
后方施工接缝处的侧模与底模,要通过后钢横梁和钢箱吊杆使之与已浇注的箱梁密贴,并用海绵条堵漏。
(7)绑扎底板及腹板钢筋
钢筋绑扎按设计及施工规范要求进行,在底板钢筋绑扎同时,要沿底模纵向安放两排混 凝土预制块轨道座垫,并通过预留孑L用螺栓将该座垫与底模固定,然后在底板钢筋绑扎完成后在座垫上铺设两道轻轨,轨道铺设完毕,然后开始腹板钢筋绑扎。在箱梁腹板钢筋绑扎接近完成时,要按设计图要求的位置,绑扎纵向预应力束管道定位筋,然后安装管道。管道要平顺。接长部分要用胶带纸裹紧。定位钢筋要编号,并与箱梁模板号相对应,其焊接位置由管道坐标计算而定。钢筋绑扎完成后要曲质检人员检查,合格后方可进行下道工序施工。
(8)预应力系统安装
将钢绞线和穿束机等运到施工现场,放置在已完成的桥面上,将钢绞线从预应力管道一端穿至另一端,穿束时,两端工作人员要密切配合,控制好张拉预留长度(一般60~80cm)。当穿到位置后,用手提式电动砂轮锯将钢绞线垂直切断,一束钢绞线全部穿完后,要顺序完成锚固头的制作、联接器的安装、压浆管设置等工作。
(9)内模就位
首段箱梁的内模可由吊车直接吊人,以后各段内模就位均利用滑模前导梁的卷扬机,沿内模轨道拖拉就位。内模就位后,利用各自液压系统调整好内模板标高和外形尺寸,并用防浮螺栓将每节内模与底模上的混凝土预制块加以控制。内模安装好,并检查合格后,方可进行下一道工序。
(10)顶板钢筋绑扎
顶板钢筋绑扎要按设计及施工规范要求进行。绑扎过程中,同时按要求安装顶板横向预应力管道及压浆管出浆管,及泄水管的预埋件等。
(11)箱梁混凝土浇筑
混凝土浇筑采用泵送。其顺序为:首段梁从后端开始向前浇筑,其余各段均从前端向后 端浇筑。每段梁在横断面上混凝土浇筑顺序为先浇底板,再浇腹板,最后浇顶板。
底板混凝土浇筑:底板混凝土的浇筑应超前腹板混凝土的浇注时间约2.0~2.5h进行。即底板混凝土一般领先腹板混凝土10—20m,浇筑时泵车输送管道通过内模预留窗口,将混凝土送人底板。下料时,一次数量不宜太多,并且要及时振动,尤其边角处必须填满混凝土并振动密实,以防浇筑腹板混凝土时冒浆。振动时,先用插入式振捣器,然后用平板式振动器将底板混凝土振平。振动完,喷洒养生剂养生。
腹板混凝土浇筑:当超前浇筑的底板混凝土刚接连初凝(一般浇完2h左右)时,即开始斜层浇筑腹板混凝土。两侧腹板混凝土要同步进行,以保持模板支架受力均衡。每层混凝
土浇筑厚度不得超过50cm,且要振动密实,严禁漏振和过振现象。振动器采用插入式高频
振动器,每层混凝土必须在初凝之前及时覆盖新的混凝土,以确保腹板混凝土的连续性。
顶板混凝土的浇筑:当腹板浇筑到箱梁腋部后,开始浇筑顶板混凝土。其顺序为先浇中间,后浇两侧翼缘板,但两侧翼板要同步进行。振动时,先用插入式振动器,再用行夯进行 振动整平。为控制桥面标高,必须按两侧模板标线高度进行混凝土浇筑。
在完成第二次抹面后,立即喷洒养生剂,覆盖养生。当混凝土达到初凝后,根据气候情况,另外采用塑料布,革袋或土工布覆盖并洒水养生。
(12)内模脱模
当一段梁的混凝土全部浇筑完以后,一般24h左右,即可脱内模拆除端模,操作时先拆卸侧模底角模,再利用内模液压系统将项模两边的角模降缩,落降顶模,卸掉侧模拦杆,然后利用滑模前方的卷扬机牵引内模支架,沿轨道向前移,此时侧模收缩就位,待每节内模都脱离原位后,再将所有内模反向牵引1~2m,让出张拉千斤顶所需的作业面,方完成内模卸脱工作。
(13)施加预应力和管道压浆
1)预应力张拉
当箱梁混凝土达到设计强度的80%后,一般控制在浇完混凝土3天,就可进行预应力 张拉,张拉前要作好如下准备工作:
①检查钢束孔道是否畅通,将垫板喇叭口清理干净,然后用空压机吹清管道。
②安装锚头和夹片:将钢绞线逐根穿人锚头的孔眼内,然后将锚头顺着钢绞线推至锚垫板处,并靠紧。将夹片套人钢绞线上,并推入锚头的锥形孔中。
③安装千斤顶,将与锚具规格相对应的限位板套在钢束上,并推至锚头处,将张拉千斤顶悬挂在一活动支架上,用两个梳形导向叉,将钢绞线疏分,使钢绞线的分布与千斤顶内的孑La艮对准,在每根钢绞线端头均套上一个导向帽壳,使其顺利穿过千斤顶盘孔。
④张拉与锚固:采用VSL预应力设备进行张拉。张拉时按拉力和延伸率双向控制。
⑤按设计要求的顺序进行张拉,将设计要求的张拉力分为三级,每一级张拉到要求时,均测量一次延伸量,重复张拉至设计控制力和相应的延伸量。将钢束的实际延伸量与计算值比较,其误差应小于6%。张拉过程中,要及时作好记录,且记录要整齐、准确。
2)管道压浆
张拉完8h左右,即要压浆。压浆前,先将管道用空压机吸干净,并在锚头上要上封锚堵帽。压浆时,在管道束端设一控制开关,当管道末端冒出浓浆后,即可封锚,为使管道充满水泥浆,要保持0.5—0.7MPa的压力一分钟,再按下控制开关,至此,压浆结束。压浆工作要一气呵成,中间不得停顿。
(14)落模拆底模及滑模纵移
当完成了纵向预应力能张拉后,解除底模与侧模的联接销钉,将各支点处的千斤顶回缩,使钢箱侧模板脱离混凝土箱梁(即落梁),然后逐块拆除底模板。
底模全部拆除后,通过设在三个支点处的横向装置,将钢梁向外侧横移到滑移轨道上,然后操纵滑模纵向滑移装置,使钢箱滑移至下一孔位置。滑移时,箱梁两侧钢箱要同步进行,前后相差不得超过1.5m。且滑移时速度要平稳,不宜超过4m/min,且当时的风速不宜大于20m/s。
6 桥梁上部结构支架施工方法
(1)支架
桥梁上部结构有支架施工,通常使用的支架分为满布式木支架、钢木混合支架、万能杆 件拼装支架、装配式公路钢桥桁架节拼装支架、轻型钢支架、CKC门式脚手架钢支架、WDJ 碗口式多功能脚手架钢支架、墩台自承式支架、模板车式支架。施工时应根据拥有的器材、 地质条件合理选用。
(2)模板
施工所用模板,有组合钢模板、木模板、木胶合板、竹胶合板、硬铝模板、塑料模板、各类纤维材料板。施工时应根据结构物的外观要求选用。
(3)支架、模板制作与安装应注意事项
1)构件的连接应尽量紧密,以减小支架变形。使沉降量符合预计数值。
2)为保证支架稳定,应防止支架与脚手架和便桥接触。
3)模板的接缝必须密合,如有缝隙须塞堵严实,以防跑浆。
4)建筑物外露面的模板应涂石灰乳浆、肥皂水或五色润滑油等润滑剂。
5)为减少现场施工的安装和拆卸工作和便于周转使用,支架和模板应尽量作成装配式 组件或块件。
6)钢制支架宜制成装配式常备构件,制作时应特别注意构件外形尺寸的准确性,一般应使用样板制作。
7)模板应用内撑支撑,用对拉螺栓销紧,内撑有钢管内撑、钢筋内撑、塑料胶管内撑。
(4)施工预拱度确定应考虑因素
1)卸架后上部构造本身及荷载一半所产生的竖向挠度;
2)支架在荷载作用下的弹性压缩挠度;
3)支架在荷载作用下的非弹性压缩挠度;
4)支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷;
5)由混凝土收缩及温度变化而引起的挠度。
(5)施工工序(下面以现浇箱梁为例叙述)
1)地基处理:地基处理的方式根据箱梁的断面尺寸及支架的形式对地基的要求而决定,支架的跨径大,对地基的要求就高,地基的处理形式就得加强,反之就可相对减弱。地基处理形式有:①地基换填压实;②混凝土条形基础;③桩基础加混凝土横梁等。地基处理时要做好地基的排水,防止雨水或混凝土浇筑和养生过程中滴水对地基的影响。
2)支架:支架的布置根据梁截面大小并通过计算确定以确保强度、刚度、稳定性满足要求,计算时除考虑梁体混凝土重量外,还需考虑模板及支架重量,施工荷载(人、料、机等),作用模板、支架上的风力,及其他可能产生的荷载(如雪荷载,保证设施荷载)等。
3)支架应根据技术规范的要求进行预压,以收集支架、地基的变形数据,作为设置预拱度的依据,预拱度设置时要考虑张拉上拱的影响。预拱度一般按二次抛物线设置。
4)支架的卸落设备可根据支架形式选择使用木楔、砂筒、千斤顶、U形项托等,卸落设备尤其要注意有足够的强度。
5)模板:模板由底模、侧模及内模三个部分组成,一般预先分别制作成组件,在使用时再进行拼装,模板以钢模板为主,在齿板、堵头或棱角处采用木模板。模板的楞木采用方钢、槽钢或方木组成,布置间距以75~m左右为宜,具体的布置需根据箱梁截面尺寸确立,并通过计算对模板的强度、刚度进行验算。模板的支撑应该牢固,对于翼板或顶板采用框架式木支撑。对于一次性浇筑混凝土的箱梁,内模框架由设置在底模板上的预制块支撑,预制块混凝土强度与梁体同强度。对于腹板模板,应根据腹板高度设置对拉性杆,对拉性杆宜采用塑料套管,以便拉杆取出,不得用气割将拉杆割断。箱梁混凝土是外露混凝土,要注意混凝土外观,各种接缝要紧密不漏浆,必要时在接缝间加密缝条。混凝土的脱挂剂应采用清洁的机油、肥皂水或其他质量可靠的脱模剂,不得使用废机油。在箱梁的顶板和横隔板上要根据施工需要设置入孔,以便将内模拆出。由于箱梁底,侧模板安装后,有钢筋、预应力筋,内模等多道工序,作业时间相对特长,往往等到浇筑混凝土时,模板内有许多杂物,应采用空压机进行清理,并可在底模板的适应位置设备一块活动板,以便进行清理。
(6)普通钢筋、预应力筋、混凝土浇筑
土)在安装并调好底模及侧模后,开始底、腹板普遍钢筋绑扎及预应力管道的预设,混凝土一次浇筑时,在底、腹板钢筋及预应力管道完成后,安装内模,再绑扎顶板钢筋及预应力管道。混凝土二次浇筑时,底、腹板钢筋及预应力管道完成后,浇筑第一次混凝土,混凝土终凝后,再支内模顶板,绑扎顶板钢筋及预应力管道,进行混凝土的第二次浇筑。
2)普通钢筋及预应力筋按规范的要求做好各种试验,并报请工程师批准,严格按设计图纸的要求布设,对于腹板钢筋一般根据其起吊能力,预先焊成钢筋骨架,吊装后再绑扎或焊接成型,钢筋绑扎、焊接要符合技术规范的要求。
3)预应力管道采用镀锌钢带制作,预应力管道的位置按设计要求准确布设,并采用每 隔50cm一道的定位筋进行固定,接头要乎顺,外用胶布缠牢,在管道的高点设置排气孔。
4)锚垫板安装前,要检查锚垫板的几何尺寸是否符合设计要求,锚垫板要牢固的安装 在模板上。要使垫板与孔道严格对中,并与孔道端部垂直,不得错位。锚下螺旋筋及加强钢 筋要严格按图纸设置,喇叭口与波纹管道要连接平顺,密封。对锚垫板上的压浆孔要妥善封 堵,防止浇筑混凝土时漏浆堵孔。
5)预应力筋的下料长度要通过计算确定,计算应考虑孔道曲线长,锚夹具长度,千斤顶 长度及外露工作长度等因素,预应力筋的切割宜用砂轮锯切割,预应力筋编束时,应梳理顺 直,绑扎牢固,防止相互缠绞,束成后,要统一编号、挂牌,按类堆放整齐,以备使用。
6)预应力筋穿束前要对孔道进行清理。钢束较短时,可采用人工从一端送入即可。如钢束较长时,可采用金属网套法,先用孔道内预留铅丝将牵引网套的钢丝绳牵人孔道,再用人工或慢卷扬机牵引钢束缓慢引进。
(7)张拉
1)在进行张拉作业前,必须对千斤顶、油泵进行配套标定,并每隔一段时间进行一次校 验。有几套张拉设备时,要进行编组,不同组号的设备不得混合。
2)当梁体混凝土强度达到设计规定的张拉强度(试压与梁体同条件养生的试件)时,方可进行张拉。
3)箱梁预应力的张拉采用双控,即以张拉力控制为主,以钢束的实际伸长量进行校核, 实测伸长值与理论伸长值的误差不得超过规范要求,否则应停止张拉,分析原因,在查明原 因并加以调整后,方可继续张拉。后张法预应力筋张拉时的理论伸长值为(△L=PL/ ,户为预应力筋的平均张拉力,由于预应力筋张拉时,应先调整到初应力,再开始张拉和量测伸长值,实际伸长值为两部分组成,一是初应力至张拉控制应力部的实测伸长量,二是初应力时推算的伸长值,实际伸长值为两者之和。
4)张拉的程序按技术规范的要求进行,一般为持荷5min
0→初应力→103k→σK
5)张拉过程中的断丝、滑丝不得超过规范或设计的规定,如超过应更换钢丝或采取其他工程师同意的补救措施。
6)张拉顺序按图纸要求进行,无明确规定时按分段、分批、对称的原则进行张拉。
(8)压浆、封锚
1)张拉完成后要尽快进行孔道压浆和封锚,压浆所用灰浆的强度、稠度、水灰比、泌水
率、膨胀剂挤量按施工技术规范及试验标准中要求控制。一般宜采用强度为52.5号普通硅酸盐水泥,水灰比0.4—0.45,膨胀剂为铝粉,掺量为水泥重量的万分之一,铝粉需经脱脂处理。
2)压浆使用活塞式压浆泵缓慢均匀进行,压浆的最大压力一般为0.5—0.7MPa,当孔道较长或输泵管较长时,压力可大些,反之可小些。每个孔道压浆到最大压力后,应有一定的稳定时间。压浆应使孔道另一端饱满和出浆。并使排气孔排出与规定稠度相同的水泥浓浆为止。
3)压浆完成后,应将锚具周围冲洗干净并凿毛,设置钢筋网,浇筑封锚混凝土。
(9)混凝土的浇筑。
1)箱梁施工前,应做混凝土的配合比设计及各种材料试验,并报请工程师批准,并根据 实际情况进行综合比较确定箱梁混凝土采用一次、两次或三次浇筑。
2)箱梁混凝土混凝土方量较大,混凝土拌合宜采用拌合站拌合,或采用若干拌合机组 成拌合机组进行拌合,运输采用混凝土罐车运输,混凝土泵车泵送入模,混凝土浇注前必要 对拌合站、泵车等设备进行认真的检修,确保机况良好,必要时要备有应急设备,以防设备障碍造成混凝土浇筑过程中断。
3)混凝土浇筑时要安排好浇注顺序,其浇筑速度要确保下层混凝土初凝前覆盖上层 混凝土。一般为防止桥墩与支架发沉降差而导致墩顶处梁体混凝土产生裂缝,应自跨中向 两边墩台连续浇筑。混凝土分次浇筑时,第二次混凝土浇筑时,应将接触面上第一次混凝土 凿毛,清除浮浆。
4)混凝土的振动采用插入式振动器进行,振动器的移动间距不超过其作用半径的1.5 倍,并插入下层混凝土5一lOcm。对于每一个振动部位,必须振动到该部位混凝土密实为 止,也不得超振。振动时要避免振动棒碰撞模板、钢筋,尤其是波纹管,不得用振动器运送混凝土。对于锚下混凝土及预应力管道下的混凝土振动要特别仔细,保证混凝土密实,由于该处钢筋密、空隙小,振动棒一般要选用小直径的。
1B426044 桥梁机械
(1)钻孔设备
①全套管钻机:主要用于大型桥梁钻孔桩的钻孔施工;
②旋转钻机:旋转钻机是采用沉入孔中的钻头旋转切土的方式成孔的施工机械,适用各种各样的地质条件下的施工,成为在大直径钻孔施工中使用最广泛的设备,旋转钻机按其钻孔装置可分为有钻杆机和无钻杆机(潜水钻机),按排渣方式可分为正循环钻机和反循环钻机。有钻杆旋转钻机适应性很强,变更钻头类型和对钻杆施加的压力,就可以应付各种覆盖层直到极硬的岩层,但对直径大于2/3钻杆内径的松散卵石层却为力;潜水钻机可以完成l~3m桩的施工,施工经济孔深50m,这种钻机在25MPa以内的覆盖层或风化软岩中钻孔,有较大的局限性;
③螺旋钻机、冲击钻机、回转斗钻机:
● 螺旋钻机:可用于灌注桩、深层搅拌桩、混凝土预制桩钻打结合法等工艺,适用于土质地质条件;
● 冲击钻机:用于灌注桩钻孔施工,尤其在卵石、漂石地质条件下具有明显的优点;
● 回转斗钻机:适用于除岩层外的各种土质地质条件。
● 液压旋挖桩孔机:适用于除岩层、卵石、漂石地质外的各种土质地质条件,尤其在桥梁工程中使用。
(2)振动沉拔桩锤
是利用粧体产生高频率振压进行沉桩,其特点是贯入力强,沉桩性能好,既能打桩,也能拔桩。按振动器偏心块的转轴生产的振动频率分低、中、高频,超交频,按不同的地质条件进行选型,生产能力由电机功率和地质条件决定。
(3)冲击式打桩机械
是用桩锤把预制桩打人地基,提高地基承载能力的施工设备,生产能力由桩锤重量、冲 击能量和桩的大小决定。
(4)预应力张拉成套设备
随着预应力混凝土施工技术的应用趋广泛,预应力张拉成套设备也在施工中被普遍应 用,主要由千斤顶、油泵车、卷管机、穿索机和压浆机组成,其能力由张拉千斤顶的吨位和锚具强度决定。
(5)水泥混凝土搅拌运输车
是一种用于长距离运送混凝土的机械设备,由搅拌灌容积决定其能力,一般为4—6m2, 水泥混凝土搅拌运输车适用于大方量或长距离运送水泥混凝土。
(6)水泥混凝土泵车
是把混凝土泵和布料杆安装在汽车底盘上,称之为混凝土泵车,由主油泵的参数和布料 杆长度决定泵送混凝土的速度,运送高度和水平距离。由于混凝土泵车机动灵活,布料杆运 动可自如,适合于进行水平和垂直方向输送混合料,甚至跨越障碍物进行浇筑,在桥梁施工 中得到广泛应用。
(7)水泥混凝土泵
是一种进行混凝土的水平或垂直输送和浇筑的设备,由主油泵的参数决定泵送混凝土 的速度,运送高度和水平距离由布料杆长度决定,适用于固定方式的混凝土现场浇筑。
(8)架桥设备
用于桥梁钢筋混凝土结构梁的吊装,主要有导梁式、缆索式和专用架桥设备。
①导梁式架桥设备:
● 贝雷架组装成导梁的架桥设备通常称之为“公路常备架桥设备”;
● 用万能杆件组装成导梁的架桥设备,用万能杆件组装成导梁的架桥设备在国内使 用也较为普遍,可适应较大跨度预制梁的架设;
● 战备军用桁梁组装成导梁的架桥设备,由于这种设备承载能力大,因此适用于大跨 度桥梁的架设。
②缆索式架桥设备:
是利用万能杆件或者圆木拼成索塔架式人字形扒杆,用架设的钢丝绳组成吊装设备和 行走装置,将梁架设在墩台上;
③专用架桥设备(专用架桥机):
专用架桥机是在导梁式架桥设备基础上,进行改善而发展起来的专用施工机械,它可按移梁方式、导梁形式以及送梁方式的不同分类。
(9)起重机械
主要有汽车吊车和履带式吊车,用于吊装物品,其能力由生产厂设计决定。
桥梁工程质量通病及防治措施
1、钻孔灌注桩断桩的防治
①导管使用前,要对导管进行检漏和抗拉力试验,以防导管渗漏。每节导管组装编号,导管安装完毕后要建立复核和检验制度。导管的直径应根据桩径和石料的最大粒径确定,尽量采用大直径导管。
②下导管时,其底口距孔底的距离不大于40—50cm(注意导管口不能埋入沉淀的淤泥渣中),同时要能保证首批混凝土灌筑后能埋住导管至少1.0m。在随后的灌筑过程中,导管的埋置深度一般控制在2.0~4.0m的范围内。
③混凝土的塌落度要控制在18~22cm、要求和易性好。若灌筑时间较长时,可以在混凝土中加入缓凝剂(须征得监理工程师的许可),以防止先期灌筑的混凝土初凝,堵塞导管。
④在钢筋笼制作时,一般要采用对焊,以保证焊口平顺。当采用搭接焊时,要保证焊缝不要在钢筋笼内形成错台,以防钢筋笼卡住导管。
⑤在提拔导管时要通过测量混凝土的灌筑深度及已拆下导管的长度,认真计算提拔导管的长度,严禁不经测量和计算而盲目提拔导管,一般情况下一次只能拆卸一节导管。
⑥关键设备(混凝土搅拌设备、发电机、运输车辆)要有备用,材料(砂、石、水泥等)要准备充足,以保证混凝土能连续灌注。
⑦当混凝土堵塞导管时,可采用拔插、抖动导管(注意不可将导管口拔出混凝土面)处理,当所堵塞的导管长度较短时,也可以用型钢插入导管内来疏通导管,也可以在导管上固定附着式振动器进行振动来疏通导管内的混凝土。
⑧当钢筋笼卡住导管后,可设法转动导管,使之脱离钢筋笼。
2、 钢筋混凝土梁桥预拱度偏差的防治
①在支架上浇筑梁式上部构造时,在施工和卸架后,上部构造要发生一定的下沉和产生一定的挠度。因此,为使上部构造在卸架后能满意地获得设计规定的外形,须在施工时设置一定数值的预拱度。确定预拱度时应考虑以下因素:
● 卸架后上部构造本身及活载一半所产生的挠度。
● 支架在荷载作用下的弹性压缩。
● 支架在荷载作用下的非弹性压缩。
● 支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷。
● 由混凝土收缩及温度变化而引起的挠度。
②预拱度偏差的防治主要从以下方面考虑:
● 提高支架基础、支架及模板的施工质量,确保模板的标高无偏差。
● 严格控制张拉时的混凝土强度。
● 要严格控制预应力筋在结构中的位置,以及张拉时的应力值。
● 加强施工控制,及时调整预拱度误差。
● 存梁时间不宜过长。
3 、 箱梁两侧腹板混凝土厚度不均的防治
● 将箱梁内模固定牢固,使其上下左右均不能移动
● 内模与外模在两侧腹板部位设置支撑。
● 浇筑腹板混凝土时,两侧应对称进行。
● 内模要坚固,不变形。
4、 钢筋混凝土结构的构造裂缝的防治
● 选用优质的水泥及优质骨料。
● 合理设计混凝土的配合比,当水灰比过大时容易出现裂缝。
● 避免混凝土搅拌很长时间后使用。
● 加强模板的施工质量,避免出现模板移动、鼓出等问题。
● 避免出现支架下沉,脱模过早,模板的不均匀沉降。
● 混凝土浇筑时要振动充分,混凝土浇筑后要加强养生工作。
5、 悬臂浇筑钢筋混凝土箱梁桥的施工(挠度)控制
悬臂浇筑施工控制是桥梁施工中的一个难点,控制不好,两端悬臂浇筑至合拢时,梁底高程误差会大大超出允许范围,即对结构不利,又影响美观。其影响因素主要有混凝土重力密度、弹性模量、收缩徐变、日照和温度变化、预应力大小、结构体系转换、施工荷载和桥墩变位等。施工中必须做好以下几个方面工作:
①对挂篮进行加载试验,消除非弹性变形,并向监测人员提供非弹性变形值及挂篮荷载—弹性变形曲线。
②在0号块箱梁顶面建立相对坐标系,以此相对坐标控制立模标高值。施工过程中及时采集观测断面标高值并提供给监控人员。
③温度控制:在梁体上布置温度观测点进行观测,掌握箱梁截面内外温差和温度在界面上的分布情况,以获得较准确的温度变化规律。
④挠度观测:在一天中温度变化相对小的时间,在箱梁的顶底板布置测点,测立模时、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力束张拉前、预应力束张拉后的标高。
⑤ 应力观测:在梁体合理布置测试断面和测点,在施工过程中测试截面的应力变化与应力分布情况,验证各施工阶段被测梁段的应力值和仿真分析的吻合情况。
⑥ 施工不平衡荷载的控制:严格控制施工过程中不平衡荷载的分布及大小。
6、 桥面铺装病害的防治
①加强对主梁的施工质量控制,避免出现预拱度过大,从而导致桥面铺装层的厚度变化很大的情况出现。
②提高桥面防水混凝土的强度,避免出现防水混凝土层破坏从而导致铺装层破坏现象的出现。
③加强桥面铺装的配合比设计,选用优质骨料,提高桥面铺装的施工和养护质量。
7、 桥梁伸缩缝病害的防治
①在设计方面,精心设计,选择合理的伸缩装置。
②提高对桥梁伸缩装置施工工艺的重视程度,严格按施工工序和工艺标准的要求施工。
③加强对锚固件焊接施工质量的重视。
④提高后浇混凝土或填缝料的施工质量,要振动密实,达到设计的强度标准。
⑤避免伸缩装置两侧的混凝土与桥面系的相邻部位结合不紧密,导致的伸缩装置的破坏。
8、 桥头跳车的防治
①重视桥头地基处理,采用先进的桥头台背填土施工工艺。
②改善地基性能,做好清表工作,搞好填前碾压,提高地基承载力,减少差异沉降。
③有针对性的选择台背填料,提高桥头路基压实度。
④做好桥头路堤的排水、防水工程,设置桥头搭板。
⑤优化设计方案、采用新工艺加固路堤。
9、桥梁基础工程施工中常见质量控制点
1)扩大基础
①基底地基承载力的确认,满足设计要求。
②基底表面松散层的清理。
③及时浇筑垫层混凝土,减少基底暴露时间。
2)钻孔桩
①桩位坐标控制。
②垂直度的控制。
③孔径的控制,防止缩径。
④清孔质量(嵌岩桩与摩擦桩要求不同)。
⑤钢筋笼接头质量。
⑥水下混凝土的灌注质量
3)沉井
①初始平面位置的控制。
②下沉过程中沉井偏斜与移位的动态控制。
③封底混凝土的浇筑工艺确保封底混凝土的质量。
10、桥梁下部结构施工中常见质量控制点
1)实心墩
①墩身锚固钢筋预埋质量控制。
②墩身平面位置控制。
③墩身垂直度控制。
④模板接缝错台控制。
⑤墩顶支座预埋件位置、数量控制。
2)薄壁墩
①墩身锚固钢筋预埋质量控制。
②墩身平面位置控制。
③墩身垂直度控制。
④模板接缝错台控制。
⑤墩顶支座预埋件位置、数量控制。
⑥墩身与承台联结处混凝土裂缝控制。
⑦墩顶实心段混凝土裂缝控制。
11、桥梁上部结构施工中常见质量控制点
1)简支梁桥
①简支梁混凝土的强度控制。
②预拱度的控制。
③支座预埋件的位置控制。
④大梁安装梁与梁之间高差控制。
⑤支座安装型号、方向的控制。
⑥梁板之间现浇带混凝土质量控制。
⑦伸缩缝安装质量控制。
2)连续梁桥
①支架施工:支架沉降量的控制。
②先简支后连续:后浇段工艺控制、体系转换工艺控制、后浇段收缩控制、临时支座安
装与拆除控制。
③挂篮悬臂施工:浇筑过程中的线形控制、边跨及跨中合拢段混凝土的裂缝控制。
④预应力梁:张拉吨位及预应力钢筋伸长量控制。
3)拱桥
①预制拼装:拱肋拱轴线的控制。
②支架施工:支架的沉降控制、拱架加载控制、卸架工艺控制。
③钢管拱:钢管混凝土压注质量控制。
4)斜拉桥(斜拉索为专业制索厂制造)
①主塔空间位置的控制。
②斜拉索锚固管或锚箱空间定位控制。
③斜拉桥线形控制。
④牵索挂篮悬臂施工:斜拉索索力控制,索力调整。
⑤悬臂吊装:梁段外形尺寸控制、斜拉索索力控制,索力调整。
⑥合拢段的控制。
5)悬索桥
①猫道线形控制。
②主缆架设线形控制。
③索股安装:基准索股的定位控制、索股锚固力的控制。
④索股架设中塔顶位移及索鞍位置的调整。
⑤紧缆:空隙率的控制。
⑥索夹定位控制。
⑦缠丝拉力控制。
⑧吊索长度的确定。
⑨加劲梁的焊接质量控制。
