6 桥梁工程施工

第六章桥梁工程施工6.1桥梁施工准备和桥位放样一、桥梁的施工程序施工组织设计施工准备施工测量基坑开挖基础施工墩台施工上部构造施工桥面构造施工1、在桥址处标定控制桩A、B的位置。2、用经纬仪定线，把桥轴线AB在地面上标定出来。3、用测距仪或检定过的钢尺按精密量距法，测量出各桥台、桥墩的位置。（量距相对误差≤1：5000）中、小桥梁的桥台、桥墩的放样（直接丈量法）大桥、特大桥的施工测量(间接丈量法)对于河道较宽、桥跨度较大的桥梁，一般用三角测量或导线测量来布设控制网，其中三角测量用得较普遍。控制网的布设要求如下：1.控制点应选在便于施工控制及永久保存的地方。2.桥轴线应作为控制网的一条边，并与基线一端相连并尽量正交。3.基线不小于桥轴线长度的0.7倍，困难地段不小于0.5倍。4.基线一般不少于两条，最好分布于河两岸。5.控制网力求简单，网中所有角度应在30°~120°之间。6.每岸至少埋设三个高程控制点，并与国家水准点联测。下图的控制网中，图(a)适用一般桥梁，图(b)、(c)适用于大桥或特大桥。桥梁控制网的精度确定根据跨越结构架设的误差确定控制网的精度例10-3：某大桥为钢梁桥，共有12孔，每孔长120米，宽20米，高16米，每孔由10节钢架组成，每节的上下弦杆长12米，三孔为一联，联与联间的支座中心距为2米。问要对该桥建立施工控制网，控制网在桥轴线上的边长相对误差应不低于多少？(《钢梁验收规范》规定：钢梁构件的长度误差不得超过其设计长度的1/5000，支座垫板的安装限差为±5mm。)解：由题意可知全桥联与联之间有3个支座，全桥总长为：D=12×120+3×2.0=1446m每联的误差主要由支座安装误差和钢梁制造误差决定，每联的极限误差为Δδ2=δ12+N·n·(S/5000)+δ22=±16.75mm其中：δ1、δ2——支座的安装误差N——每一联的孔数，N=3n——每一孔上下弦杆数，n=10S——上下弦杆长，S=12m全桥钢梁的架设极限误差为：ΔD=±·Δδ=±33.49mm，中误差md=ΔD/2=16.75mm全桥钢梁架设的相对中误差为：md/D=16.75/1446000=1/90000因三角测量误差为钢梁架设误差的1/,所以控制网在桥轴线上的边长相对中误差为：1/90000×(1/)=1/123000。根据桥墩放样的允许误差确定控制网的精度由于放样桥墩时，一般采用高精度仪器，并强制对中或严格对中，所以桥墩位置误差主要由控制网边长误差决定。在桥梁的施工中，一般要求桥墩中心位置在桥轴线方向上的位置中误差≤15~20mm。设M为放样后所得点位的总误差，m为控制点所引起的误差。一般情况下认为：m≤0.4M则当M=20mm时，m≤0.4M=8mm。例如，当河宽S=1000米时，三角网最弱边的相对中误差为：m/S=8/1000000=1/125000。方向交会法放样桥墩1、根据控制网平差后的A、B、C点坐标及桥墩E的设计坐标值，计算出交会角α、β的数值。2、在A点安置经纬仪，以正倒镜分别拨α角得两条方向线，取二者的中线E1E2；3、同样在B点安置经纬仪，以正倒镜分别拨β角得两条方向线，取二者的中线E3E1；4、在C点安置经纬仪，以正倒镜分别照准点D，得两条方向线，取二者的中线E3E2；5、三角形E1E2E3即为示误三角形。若由A、B两点发出的两条方向线的交点E1不在桥轴线上，且与桥轴线的距离不大于2cm，可将E1点投影到桥轴线上，即为桥墩的中心位置。第六章桥梁工程施工6.2桥梁基础施工一、基坑围堰•围堰：是指在修筑基础时，为防止地下水和地表水侵入基坑内，修建的临时性围护结构。1、围堰的作用•防水•围水•支撑基坑的坑壁2、围堰的工作特点及对围堰的要求1．围堰的工作特点：临时性挡水建筑物2．要求：①结构上要求稳定、防渗、抗冲②施工上构造简单，便于施工、维修、撤除方便③布置上使水流平顺④经济合理3、围堰分类•按材料分：土石围堰、砼围堰、钢板桩格型围堰、木笼围堰、草土围堰•按围堰与水流方向的相对位置分：横向围堰、纵向围堰。•按导流期间基坑是否允许淹没：过水围堰、不过水围堰。二、基坑排水•思考：为什么要进行基坑的降、排水？1、集水坑排水法•集水井应设置在基础范围以外的边角处。间距应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为20～40m。•适合于除严重流砂以外的各种土质。集水井降水法1－排水沟；2－集水井；3－离心式水泵；4－基础边线；5－原地下水位线；6－降低后地下水位线1）排水方法•明沟与集水井排水•分层明沟排水•深层明沟排水。•暗沟排水•利用工程设施排水2）排水机具•基坑排水广泛采用动力水泵，一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。•选用水泵类型时，一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。2、井点降水法•井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。•适合于粉土、细砂或地下水位较高、挖基较深、坑壁不易稳定的土质基坑。降水类型及适用条件适合条件降水类型渗透系数(m/s)可能降低的水位深度(m)轻型井点多级轻型井点0.1~803～66～12喷射井点0.1~508～20电渗井点0.1根据选用的井点确定管井井点20~2003~5深井井管10~80＞15（1）轻型井点•轻型井点就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。轻型井点法降低地下水位全貌图1－井管；2－滤管；3－总管；4－弯联管；5－水泵房6－原有地下水位线；7－降低后地下水位线（2）喷射井点•当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达8～20m，可用于渗透系数为0.1～50m／d的砂土、淤泥质土层。喷射井点设备及平面布置简图(a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器原理图；(c)喷射井点平面布置1－喷射井管；2－滤管；3－进水总管；4－排水总管；5一高压水泵；6－集水池；7－水泵；8－内管；9－外管；10－喷嘴；11混合室；12－扩散管；13－压力表（c）（b）（a）（3）管井井点•管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(20～200m／d)的土层中，宜采用管井井点。管井井点(a)钢管管井；(b)混凝土管管井1一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；3－滤网；4－管身；5－吸水管；6－离心泵；7—小砾石过滤层；8－粘土封口；9－混凝土实管；10－无砂混凝土管；11—潜水泵；12一出水管（a）（b）（4）深井井点•当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位30～40m，有的甚至可达百米以上。（5）电渗井点•电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形成，主要用于渗透系数小于0.1m／d的土层。电渗井点1一井点管；2一电极；3－直流电源三、土壁支撑•土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。(1)横撑式支撑•横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。•根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类，如图所示。横撑式支撑（a）间断式水平挡土板支撑；（b）垂直挡土板支撑1－水平挡土板，2－立柱，3－工具式横撑；4－垂直挡土板，5－横楞木；6－调节螺栓（a）（b）(2)板桩式支撑•板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。1—板桩墙；2—围檩；3—钢支撑；4—斜撑；5—拉锚；6—土锚杆；7—先施工的基础；8—竖撑板式支护结构(3)钢板桩施工钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；波浪式板桩的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。钢板桩形式a)平板式b)波浪式钢板桩施工现场钢板桩的特点•钢板桩之间通过锁口互相连接，形成一道连续的挡墙。由于锁口的连接，使钢板桩连接牢固，形成整体，同时也具有较好的隔水能力。钢板桩截面积小，易于打入。U形、Z形等波浪式钢板桩截面抗弯能力较好。钢板桩在基础施工完毕后还可拔出重复使用。四、桩的连接•法兰盘连接•钢板连接•硫磺胶泥（砂浆）连接五、钻孔灌注桩•钻孔灌注桩是相对人工挖孔桩而言的，对于直径小于80cm的孔，一般都采用钻孔灌注桩，反之用人工挖孔桩。当然直径不是唯一要诀，对于地下水埋深浅等不适于人工挖孔的，也用钻孔灌注桩。•钻孔灌注桩施工工艺方法及主要技术措施六、人工挖孔灌注桩•主要程序：挖孔——支护孔壁——清底——安放钢筋笼——灌注混凝土七、沉井施工沉井的概念•沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。沉井基础的特点(1)优点①埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载;②沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工③沉井施工时对邻近建筑物影响较小沉井基础的特点(2)缺点①施工期较长②施工技术要求高③施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等沉井基础的适用条件•1.上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其它深基础相比较，经济上较为合理时；•2.在山区河流中，土质虽好，但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时；•3.岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰制作有困难时。采用沉井基础的桥梁•1.国内规模最大的桥梁沉井基础：江阴长江公路大桥，锚锭的钢筋混凝土沉井，平面尺寸为69米×51米，下沉58米•2.世界上规模最大的桥梁沉井基础：日本明石海峡大桥，主塔的钢壳沉井，平面尺寸为80米×70米和78米×67米，下沉60米•3.采用沉井基础的其他结构物：取水泵房沉井基础的分类1.按沉井形状分(1)按平面形状分①圆形沉井：形状对称、挖土容易，下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差②矩形沉井：与墩、台截面形状适应性好，模板制作简单，但边角土不易挖除，下沉易产生倾斜③圆端形沉井：适用于圆端形的墩身，立模不便，但控制下沉与受力状态较矩形好沉井基础的分类(2)按立面形状分①柱形：构造简单，挖土较均匀，井壁接长较简单，模板可重复使用②阶梯形：除底节外，其他各节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多沉井基础的分类2.按沉井的建筑材料分：(1)混凝土沉井：下沉时易开裂(2)钢筋混凝土沉井：常用(3)钢沉井：多用于水中施工沉井基础的构造•1.井壁：沉井的外壁，是沉井的主要部分，它应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉•2.刃脚：井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其功用是减少下沉阻力沉井基础的构造•3.隔墙：设置在沉井井筒内，其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，同时，又把整个沉井分隔成多个施工井孔(取土井)，使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏•4.凹槽：设置在刃脚上方井壁内侧，其作用时使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结，以传递基底反力沉井基础的构造•5.封底：当沉井下沉到设计标高，经过技术检验并对井底清理整平后，即可封底，以防止地下水渗入井内•6.顶盖：井顶浇筑钢筋混凝土顶盖，待顶盖达到设计强度后方可砌筑墩、台沉井基础的施工1.旱地上沉井的施工场地平整制造第一节沉井拆模及抽垫挖土下沉接高沉井地基检验和处理封底、充填井孔及浇筑顶盖沉井基础的施工2.水中沉井的施工(1)筑岛法：水流速不大，水深在3或4m以内(2)浮运沉井施工：水流速较大，水深较深八、几种施工方法•1