桥梁施工工艺

高速铁路桥梁施工工艺中铁十一局大西铁路客运专线第二项目部2011年12月主讲人：焦红刚高速铁路桥梁施工流程图一、施工准备1、图纸审核复核图纸有没有明显错误计算工程量2、现场调查便道、便桥的规划重难点工程现场布局3、编制施组编制施工组织设计编制单位工程开工报告编制重难点工程作业指导书二、桩基础施工一、钻孔桩施工1、钻孔桩的分类钻孔桩按成桩工艺可分为：回旋钻孔（正循环、反循环）、冲击钻孔、旋挖钻孔、人工挖孔钻孔桩按受力方式可分为：柱桩（端承桩）、摩擦桩2、钻孔方法的选择回旋钻孔：正循环钻机适用于黏土、粉土、砂性土等各类土层的桩基施工。反循环钻机适用于粘性土、砂性土、卵石土和风化岩层，但卵石粒径小于钻杆内径的2/3，且含量不大于20%。正循环钻机反循环钻机旋挖钻机冲击钻机冲击钻孔：冲击钻适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。旋挖钻孔：旋挖钻适用于砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。人工挖孔：适用于无水、少水，孔壁不易坍塌、孔深少于20米的柱桩桩基施工。在钻孔方法选择上一定要根据现场实际情况合理选择适宜的钻孔方法。如：工期安排、地质条件、环境因素（水源、电力等）、业主要求等3、各类钻孔桩施工工艺回旋钻孔：工艺流程图回旋钻施工作业流程图施工准备：钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡时应挖成平坡，困难时用枕木或型钢搭设工作平台，平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。钻孔场地位于水中或淤泥中且水较浅（通常在1.5米以内）时，宜采用筑岛法。岛顶面通常高出施工水位0.75～1.0m。筑岛顶面按两边各留置5米襟边，其他两边留置3米襟边即可。埋设钢护筒：护筒选用δ=8～10mm的钢板，一般分节高度为2米，可视地质情况适当加长，护筒内径比桩径大20cm，护筒顶面高出施工地面20～30cm。岸滩上护筒埋置深度符合下列规定：黏性土、粉土不宜小于1m，砂类土不宜小于2m。当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m；埋设时应在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位允许偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。开挖泥浆池、制备泥浆：泥浆原料宜选用优质黏土，有条件时，应优先采用膨润土造浆。根据地层情况及时调整泥浆性能，泥浆性能指标如下：泥浆比重：1.01～1.15。胶体率：不小于95%。；粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s；含砂率：新制泥浆不大于4%。PH值：大于6.5。钻孔：钻进过程中及时滤渣，同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，记入钻孔记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，及时、准确的填写钻孔记录，以便分析备查。钻机开钻前应根据护桩检查孔位偏差；检查泥浆各项指标达标，如果超出规范应及时调整。清孔的标准：排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒；泥浆比重不大于1.1；含砂率小于2%；黏度为17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度柱桩不大于5cm、摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。成孔检测：除泥浆各项指标外，还必须检查桩径、桩长、桩身倾斜度。桩长采用测绳直接测量。桩径、桩身倾斜度采用探孔器检测，探孔器制作如下：钻孔桩钻孔允许偏差及钻孔桩钢筋骨架允许偏差序号项目允许偏差（mm）1孔径不小于设计孔径2孔深摩擦桩不小于设计孔深柱桩不小于设计孔深，并进入设计地层3孔位中心群桩≤504倾斜度≤1%5桩底沉渣厚度摩擦桩≤200柱桩≤50序号项目允许偏差（mm）1钢筋骨架在承台底以下长度±1002钢筋骨架直径±203主钢筋间距±0.5d（d为钢筋直径）4加强筋间距±205箍筋间距或螺旋筋间距±206钢筋骨架垂直度1%7钢筋保护层厚度不小于设计值灌注水下混凝土：桩基混凝土采用罐车运输，配合导管灌注。灌注水下混凝土前，计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，并能保证导管埋入混凝土中的深度不得小于1m并不宜大于3m的要求；漏斗底口处必须设置严密的隔水装置，并能顺利排出导管底口。灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停顿。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。当混凝土浇筑面接近设计高程时，应直接取样确定混凝土的顶面位置，保证混凝土浇筑面高出桩顶设计高程0.5~1.0m；桩头处理时将超灌段混凝土凿除。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。4、钻孔桩中容易出现的问题及处理方法a、偏孔：成孔后不垂直，倾斜度大于规定的1%。钢筋笼不能顺利入孔。原因分析：钻机未处于水平位置，或施工场地未整平及压实，在钻进过程中发生不均匀沉降。钻孔平台基底座不稳固、未处于水平状态，在钻孔过程中，钻机架发生不均匀变形。钻杆弯曲，接头松动，致使钻头晃动范围较大。土层软硬不均，致使钻头受力不均，或遇到孤石、探头石、斜岩等。预防措施:钻机就位前，应对施工现场进行整平和压实，并把钻机调整到水平状态，在钻进过程中，应经常检查使钻机始终处于水平状态工作。使用冲击钻施工时冲程不要过大，以保证成孔的垂直度。如果发生偏孔需回填重新冲孔。b、缩孔及扩孔：当使用探孔器检查成孔时，探孔器下放到某一部位时受阻，无法顺利检查到孔底。钻孔某一部位的直径小于设计要求，或从某一部位开始，孔径逐渐缩小或扩大。原因分析：地质构造中含有软弱层，在钻孔通过该层中，软弱层在土压力的作用下，向孔内挤压形成缩孔。地质构造中塑性土层，遇水膨胀，形成缩孔。钻头磨损过快，未及时补焊，从而形成缩孔。预防措施：若发现含有软弱层或塑性土时，要注意经常扫孔。经常检查钻头，当出现磨损时要及时补焊，选用优质泥浆，可适当添加水泥或膨胀剂。当出现缩孔时，可用钻头反复扫孔，直到满足设计桩径为止。c、卡钻：钻头在钻孔内，无法继续运转。原因分析：孔内出现梅花孔、探头石或缩孔。坍孔时落下的石块或落下较大的工具将钻头卡住。使用冲击钻在粘土地层中进行钻孔时，冲程量过大，或泥浆太稠，冲锥被吸住。预防措施：对于上下能活动的卡钻，可以采用上下轻微提动钻头，并辅以转动钢丝绳，使钻头转动，以便提起。对钻头进行补焊时，要保证尺寸与孔径配套。使用冲击钻进行施工时冲程量不宜过大，以防锥头倾倒造成卡钻。当土质较好或在石质孔内卡钻时，可以采取小爆破振动使钻头松动，以便提起钻头。用千斤顶或滑轮组强提，但应注意孔口的牢固，以防孔口坍塌。c、钢筋笼浮笼：在灌注砼地钢筋笼上浮或在提升导管时，钢筋笼上浮。原因分析：当灌注的砼接近钢筋笼底部时灌注速度过快，砼将钢筋笼托起；或提升导管速度过快，带动砼上升，导致钢筋笼上浮。在提升导管时，导管挂在钢筋笼上，钢筋笼随同导管一同上升。预防措施：使用流动性较大的混凝土进行浇筑；当混凝土面接近和初接近钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m一下和1m以上位置，并减慢浇筑混凝土速度；当孔内混凝土进入钢筋骨架4~5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。钢筋笼卡住导管后，可设法转动导管，使之脱离钢筋笼。灌注混凝土前，应在钢筋笼上加设压紧装置。钢筋笼顶添加压杠示意图钻机作业台或井口架护筒吊筋压杆钢管桩孔钢筋笼钢管钢吊环钢叉压杆大样图加强箍筋地面图1：压杆布置位置及大样图d、灌注过程中断桩：在灌注砼过程中，由于导管拔脱，泥浆进入导管内，致使孔内泥浆豁然迅速下降。由于导管接头处密封不好，致使泥浆进入导管，若继续灌注，则会在砼中出现泥浆夹层。由于导管埋置过深、当砼堵塞导管时处理时间过长、或灌注时间较长使先期灌注的砼凝固，导致导管不能提起。原因分析：砼离析或有异物，在砼灌注过程中堵塞导管。导管底口距孔底距离较大，封底失败。盲目提拔导管使导管提拔过量，从而使导管底口拔出砼面。导管漏浆，在砼内形成夹层。导管埋置深度过深，无法提起导管或将导管拔断。由于其他意外原因造成砼不能连续灌注，中断时间超过砼初凝时间，致使导管无法提升，形成断桩。预防措施：导管使用前，要对导管进行气密性试验，每节导管组装编号。导管内壁应光滑，内径一致接口严密；直径可采用20~30cm，中间节长度宜为2m等长，底节可为4m；漏斗下宜为1m长导管；导管底端距孔底的距离，保证隔水球沿导管下落至导管底口后，能顺利排出管外。在混凝土浇筑过程中，一般宜保持导管埋深在2~6m范围，最小埋深不得小于1.0m。砼的坍落度要控制在18-22cm，要求流动性、和易性好。在提升导管时要通过测量砼的灌注深度及已拆下导管长度，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。当砼堵塞导管时，可采用拔插抖动导管，当所堵塞的导管长度较短时，也可用型钢插入导管内进行冲击来疏通导管，也可在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的砼。发生断桩应及时测量，采用二次封底进行补救。如不具备条件应及时拔出钢筋笼，准备重新冲孔。导管气密试验试验压力宜为孔底静水压力的1.5倍。图2：二次封底示意图护筒0.2～0.3m1m已灌砼桩孔导管漏斗原砼面砼面漏斗导管桩孔已灌砼泥浆面地面地面护筒泥浆面新砼面混凝土二次封底示意图：三、桩基承台、明挖基础施工一、桩基承台施工1、施工准备桩基砼强度达到设计强度的80%以上方能进行承台开挖。测定承台中心线及地面标高，根据设计提供地质资料并结合现场钻孔地质资料，计算开挖深度，确定开挖坡度和支护方案。现场放样定出基坑开挖范围。同时根据四周地形，做好基坑上口地面防水、排水工作。桩基承台施工工艺流程图2、桩基承台施工注意事项桩基承台砼施工必须在无水条件下浇筑，按地质、地下水位和水深情况采取合理防、排水措施。桩头必须严格安设计标高凿除，严禁切伤桩头钢筋，严禁破坏桩头钢筋保护层和桩头混凝土。砼浇筑完成后，每隔2小时测一次温度，并做详细记录，验证砼内外、砼表面与环境温度的温差值是否超过15℃，通过温度测试对施工方法有效调整，防止砼因水化热和温差超标使砼产生裂纹。夏期砼入模温度不宜超过30℃，避免阳光直射模板和砼；模板和钢筋的温度以及附近的局部气温不宜超过40℃。砼施工时，墩身预埋连接钢筋要符合设计要求，加强固定，并严格控制钢筋接头焊接质量。不合格的桩头基坑边坡塌方及基底排水不畅钢板桩防护承台垫层模板施工模板加固二、明挖基础施工1、施工准备须做好施工测量，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横边线、中线和临时水准基点。同时还必须做好断面测量，放出基坑边桩，经核对无误后，方可施工。清除地面堆土及妨碍基坑开挖的障碍物；对受开挖影响的架空线和地下管线，应采取迁改或保护措施。根据施工图标示的地质、水文资料并结合现场具体条件确定基坑开挖方案：开挖方法、放坡型式、机械设备、坑底尺寸，以及安全质量措施等，编制施工组织设计、基坑开挖线设计和工序质量控制设计。明挖基础施工工艺流程图2、施工方法明挖基础基坑开挖时，土方根据开挖深度选择长臂挖掘机或普通挖掘机为主开挖，并由人工配合进行边坡修理、基坑顶面排水沟的修建等辅助工作。岩层采用浅眼松动爆破开挖，开挖到位后，由人工采用风镐对基底进行清理。基础开挖到位检查合格后，基础底层混凝土采用满灌的方法将基坑回填封闭。基础混凝土完成后，按照设计要求对基坑回填密实。模板采用大块组合钢模板，混凝土一次浇注成型，插入式振动棒分层振捣密实。对于溶洞发育区，如设计对基础钻探数量不够，在基础四角和中心进行地质钻探，进一步确定基础下部至溶洞顶的岩层厚度是否满足设计要求。3、开挖质量控制措施高程引点：把建筑物的相对标高引测到水准基座上，对深基坑标高的引测，将地面高程通过钢尺两台水准仪上下读数方法取得，如下图所示：基坑开挖至标高后，立即进行基底检查，进行地质核查。坑内排水，在坑底四周设排水沟、集水井，利用水泵将水抽干