桥梁基础施工.docx

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桥梁基础施工

桥梁基础施工

一、明挖扩大基础施工

●主要的施工内容：

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

（一）准备工作

1.基坑开挖前，做好复核基坑中心线、方向、高程

2.按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度、支护方案、地面的防水、排水措施

3.放样：

1首先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

2再放线画出基坑的开挖范围

3基坑底部尺寸较设计平面尺寸每边各增加0.5-1.0m的富余量，用于支撑、排水、立模

4坑壁垂直的无水基坑坑底，则不必加宽，直接利用坑壁作为基础模板

（二）基坑开挖

1.坑壁不加支撑的基坑

（1）适用：

●干涸无水河滩、河沟

●有水经改河、筑堤能排除地表水的河沟

●地下水位低于基底或渗透量少，不影响坑壁稳定

●基础埋置不深，施工期较短

●基坑开挖不影响邻近建筑物安全

（2）坑壁：

1垂直坑壁：

●半干硬或硬塑状粘土，基坑顶缘无活载

●稍松土质基坑深度＜0.5m

●中等密实（锹挖）土质基坑深度＜1.25m

●密实（镐挖）土质基坑深度＜2.0m

2斜坡或阶梯形坑壁：

●基坑深度＜5m，土的湿度正常

●采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁

●每梯高度0.5-1.0m，可作为人工运土出坑的台阶

3基坑深度＞5m，坑壁坡度适当放缓，或加做平台

4土的湿度影响坑壁稳定性，应采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁措施

5基坑上层土质适合敞口斜坡坑壁，下层土质为密实粘土或岩石，可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度转换处，应保留宽度＞0.5m的平台

2.坑壁有支撑的基坑

（1）适用：

●坑壁坡度不易稳定并有地下水

●放坡开挖场地受到限制

●基坑较深、放坡开挖工程量较大，不符合技术经济要求

●根据实际情况采取加固坑壁措施（挡板支撑、钢木结合支撑、砼护壁、锚杆支护等）

（2）喷射砼护壁：

●一般喷护厚度5-8cm，一次喷护约需1-2h

●一次喷护达不到设计厚度时，应等第一次喷层终凝后再补喷，直至达到要求厚度

●喷护的基坑深度按地质条件决定，一般＜10m

（三）基坑排水

1.集水坑排水法：

●适用：

除严重流沙外的一般情况

2.井点排水法：

●适用：

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，用普通排水法难以解决

3.其他排水法：

（1）板桩法或沉井法：

●适用：

土质渗透性大，挖掘深度较深的基坑

（2）帷幕法：

●将基坑周围土层用硅化法、水泥灌浆法、沥青溜浆法、冻结法等处理成封闭不透水的帐幕

（四）基底检验和处理

1.基底检验

●主要内容：

基底平面位置、尺寸大小、标高，基底土质均匀性、地基稳定性及承载力，基底处理和排水情况，施工日志及相关试样资料

●基底平面周线位置允许偏差＜20cm

●地基标高＜+5cm（土质）、+5cm~-20cm（石质）

（1）小桥涵地基：

●一般采取直观或触探方法

●必要时进行土质检验

●特殊设计的小桥涵对地基沉降有严格要求，且土质不良时，宜进行荷载试验

●经加固处理后的特殊地基，采用触探或作密实度检验

（2）大、中桥和填土＞12m涵洞的地基：

●一般由检验人员直观、触探、挖试坑、钻探（钻深＞4m）试验等方法，确认土质容许承载力是否符合设计要求

●地质特别复杂，或在设计文件中有特殊要求，或虽经加固处理又经触探、密实度检验后尚存疑问，需进行荷载试验

●确认符合设计要求后，方可进行基础结构物施工

2.基底处理

●主要方法：

换填土法、桩体挤密法、砂井法、袋装砂井法、预压法加固地基、强夯法、电渗法、振动水冲法、深层搅拌桩法、高压喷射注浆法、化学固化剂法、

●一般软弱地基土层加固处理方法的四种类型：

（1）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

（2）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

（3）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，改善土性质

（4）土工聚合物法：

●用土工膜、土工织物、土工格栅、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

（五）基坑施工过程中的注意要点：

1.截水沟：

●基坑顶缘四周适当距离设置截水沟

●并防止水沟渗水

●避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性

2.护道：

●坑壁边缘应留有护道

●静荷载距离坑边缘＞0.5m

●动荷载距离坑边缘＞1m

●垂直坑壁的护道应适当加宽

●水文地质条件欠佳应有加固措施

3.经常性观察：

●坑边缘顶面土有无裂缝

●坑壁有无松散塌落现象发生

4.时间：

●基坑施工延续时间不可过长

●自开挖到基础完成，应抓紧时间连续施工

5.机械开挖：

●机械开挖基坑，挖至坑底，应保留＞30cm的厚度的底层

●在基础浇筑圬工前用人工挖至基底标高

6.基坑应尽量在少雨季节施工

7.基坑宜用原土回填，对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑，应分层夯实

（六）基坑开挖边坡失稳的主要原因：

1.基坑深度过大，坑壁坡度较陡

2.对于湿土而言，坑破坡度陡于该湿度下天然坡度

3.地下水以下部分开挖宜坍塌土质，而没有增设加固措施

4.基坑四周没有设置截水沟、排水沟拦截地表径流

5.弃土位置距离基坑太近

6.在粗、细砂质土层中，水的渗流会挟带细砂颗粒流动，破坏土体结构，引起基坑壁坍塌

7.施工延续时间过长

8.施工所用大型设备在基坑周围重复作业或振动较大

（七）基坑失稳的预防措施：

1.防排水：

●基坑开挖前，先做好地面排水系统，在基坑顶外缘四周应向外设置排水坡或排水梁

●在适当距离设置截水沟，并且应防止水沟渗水，避免影响坑壁稳定

2.设置护道：

●坑顶边缘应有一定距离作为护道

●堆载距离坑缘＞0.5m

●动载（包括机械及机械通道）距坑缘＞1m

●垂直坑壁坑缘护道应适当加宽

●堆置弃土高度＜1.5m

3.边坡设置：

●根据挖基经过的土层不同，设置不同的边坡

●视情况留平台

4.施工过程中观察坑缘顶面有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象

5.支护：

●对地质情况发生变化的地层应及时增设支护

●水文地质条件欠佳时应提前采取加固措施

6.施工时间：

●基坑自开挖起，应抓紧连续施工直至基础完成

●施工时间绝不可延续太长

7.严格按规范、图纸施工

8.基坑应尽量安排在少雨季节施工

（八）边坡不稳处理：

●基坑开挖边坡不稳出现坍塌，要认真分析原因，及时处理

●处理方法：

增设抗滑桩或木板支护、钢板桩支护、锚桩式支护、锚锭板支护、喷锚桩支护

●待边坡稳定后，在进行清理继续施工，并尽快完成基础施工

二、桩基础

（一）沉入桩

●沉入桩所用的桩基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

●管桩（普通、预应力）由工厂以离心成型法制成

●沉入桩的施工方法：

锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩、静力压桩

1.概述：

●锤击沉桩适用：

中密砂类土、粘土

●锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中

●一般桩径＜0.6m，入土深度40m左右，超过则对沉桩设备要求较高

●沉桩设备是桩基施工质量的关键，应根据土质、工程量、桩的种类、规格、尺寸、施工期限、现场水电供应等条件选择

2.施工要点：

（1）沉桩：

●沉桩前，检查桩架、桩锤、动力机械等主要设备

●开锤前，再次检查桩锤、桩帽或送桩、桩的中轴线是否一致

●锤击沉桩开始时各种桩锤的动能控制：

1坠锤和单动气锤：

提锤高度＜0.5m

2双动气锤可少开气阀降低气压和进气量，以减少每分钟的锤击次数

3柴油锤，控制供油量减少锤击能量

●如桩尖已沉入到设计标高，但沉入度仍未达到设计要求，应继续下沉至达到要求的沉入度为止

●需要停锤检查，查明原因方可继续施工的情况：

1沉入度突然发生急剧变化

2桩身突然发生倾斜、移位

3桩不下沉、锤有严重回弹

4桩顶破碎或桩身开裂、变形

5桩侧地面有严重隆起

（2）设备：

●桩帽与桩周围应有5-10mm间隙，以便锤击时桩在桩帽内可作微小的自由转动，避免桩身产生超过许可的扭转应力

●打桩机的导向杆应与固定，以便施打时稳定桩身

●导向杆设置应保证桩锤上、下活动自由

●预制桩顶面应附有适合桩帽大小的桩垫，其厚度根据桩垫材料、桩长、桩尖所受抗力大小而定

●桩垫破碎后应及时更换

●选用的桩帽，应将锤的冲击力均匀分布于桩顶面

3.停锤标准：

（1）设计桩尖标高处为硬塑粘土、碎石土、中密以上砂土、风化岩：

●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

（2）贯入度达到控制贯入度，桩尖标高未达到设计标高：

●继续锤入0.1m左右（或锤击30-50次），如无异常情况可停锤

●如桩尖标高比设计标高高出很多，应报有关部门研究确定

（3）设计桩尖标高处为一般粘土或其他松软土层：

●以标高控制，贯入度作为校核

●当桩尖达到设计标高，贯入度仍较大时，应继续锤击，使其接近控制贯入度

（4）同一桩基中的各桩：

●各桩的贯入度应大致接近，沉入深度不宜相差多大，避免基础的不均匀沉降

●如因土质变化太大，导致各桩贯入度或沉桩深度相差多大时，应报有关部门研究，另行制定停锤标准

●对于特殊设计的桩，当桩尖标高比设计标高高或低时（拱桥的桥台桩），应按设计要求处理

4.从沉桩开始起，应严格控制桩位及竖桩的竖直度、斜桩的倾斜度。

在沉桩过程中，不得采用顶、拉桩头或桩身办法纠偏，以防桩身开裂或增加桩身附加弯矩。

（二）钻孔灌注桩

1.特点：

●桩长可根据持力土层的起伏面变化

●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，便于施工，普遍采用

2.主要工序：

●埋置护筒→制备泥浆→钻孔→清底→钢筋笼制作和吊装→灌注水下砼

1）埋设护筒：

1作用：

●稳定孔壁

●防止坍孔

●隔离地表水

●保护孔口地面

●固定桩孔位置

●钻头导向等作用

2要求：

●坚固耐用、不漏水

●内径比钻孔直径大：

旋转钻大20cm，潜水钻、冲击、冲抓锥大40cm

●每节长度2-3m

●一般采用钢护筒，陆地和深水中均能使用，钻孔完成后可取出重复使用

●深水埋设护筒：

先打入导向架，再锤击或振动加压沉入护筒，护筒入土深度视土质和流速而定

●护筒平面位置的偏差＜5cm

●倾斜度＜1%

2）泥浆制备

1作用：

●钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）、添加剂组成

●悬浮钻渣、冷却钻头、润滑钻具、增大静水压力、在孔壁形成泥皮、隔断孔内外渗流、防止坍孔

2要求：

●采用塑性指数＞25，颗粒＜0.005mm的粘土颗粒含量＞50%的粘土

●通过泥浆搅拌机或人工调和

●贮存在泥浆池中，再用泥浆泵输入钻孔内

3）钻孔

●根据孔内钻渣的取出方式，通常的方法有：

螺旋钻、正循环回旋钻、反循环回旋钻、潜水钻、冲抓钻、冲击钻、旋挖钻

1正循环回旋钻：

a）原理：

●利用钻具旋转切削土体钻进

●泥浆泵将泥浆压进泥浆龙头，通过钻杆中心从钻头喷入孔内

●泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池

●钻渣沉淀后，泥浆流入泥浆池循环使用

b）特点：

●钻进与排渣同时连续进行

●在适用的土层中钻进速度较快

●需设置泥浆池、沉淀池等，施工占地较多

●机具设备较复杂

2反循环回旋钻:

a）原理：

●同正循环回旋钻的差别：

泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心派出至沉淀池内

b）特点：

●钻进与排渣效率高

●接长钻杆时装卸麻烦

●钻渣易堵塞管路

●由于泥浆从上向下流动，孔壁坍塌的可能比正循环回旋钻要大

●泥浆的质量要求较高

3冲击钻：

a）适用：

●黄土、粘性土、粉质粘土、人工杂填土层

●特别适用：

有孤石的砂砾石层、漂石层、硬土层、岩层

●根据现场地质状况选用合理的冲击钻

b）泥浆（最重要的关键点）：

●泥浆护壁

●护壁泥浆的含沙量一定要小

●泥浆的浓度根据试验测定或经验判断

●泥浆太浓钻孔速度慢

●泥浆太轻容易坍孔

c）钻孔：

●钻孔开始宜慢不宜快（原因：

护筒刃脚周围岩层密实有个过程，需反复冲击挤压，这个位置最容易穿孔

●施工过程中注意垂直度的校正，2-3m后立即校正

●钻孔太深且偏差太大只能回填重来

●倾斜岩面：

与钻机解除面位置垂直，此处通过回填卵石反复冲钻，直到岩层平整，再继续钻进，应防止卡钻和孔位倾斜

d）注意事项：

●护筒应及时跟进，护筒内水头一定要保持

●随时检查控制泥浆指标，不可马虎

●随时检查钻机、钢丝绳，防止掉钻

●每天根据钻渣判断地质情况，做好地质柱状图标识

●钻至设计位置后通知监理一起验收，共同确定孔底地质与设计是否一致

●钻孔过程控制要严谨

●防止出现：

刃脚穿孔、塌孔、偏孔、十字孔、卡钻、埋钻、吊钻事故发生

4旋挖钻

a）适用：

●粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土、含水部分卵石碎石的地层

●对于具备大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可使用微风化岩层的钻孔施工

b）旋挖钻机：

●一种高度集成的桩基施工机械，采用一体化设计、履带式360°旋转底盘、桅杆式钻杆，一般为全液压系统，筒式钻斗

●钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好泥浆，然后开始钻孔

●钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内

●仪表显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸置于堆放地点

●钻进过程中，应保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性

●通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土、泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔

c）优点：

●旋挖钻机特殊的桶型钻头直接取土出渣，不需要接长钻杆，钻孔时孔口注浆以保持孔内泥浆高度即可，能缩短成孔时间，提高施工效率

●由于带有自动垂直度控制和回位系统，成孔垂直度和孔位能得到保证

●桶钻取土上提过程中对孔壁的扰动较小，桶钻周边设有溢浆孔，溢出泥浆可起到护壁作用

4）孔径检查与清孔

1检查：

●直径、孔深、孔形直接关系成桩质量，时钻孔桩成败的关键

●钻孔过程必须严谨操作、密切观测监督

●钻孔达到设计要求深度以后，采用适当器具对孔深、孔径、孔形认真检查

●符合设计要求后，填写终孔检查证

2清孔：

a）方法：

●抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法、砂浆置换钻渣清孔法

●根据设计要求、钻孔方法、机具设备、土质条件选择清孔方法

●抽浆法：

清孔较为彻底，使用各种钻孔方法的灌注桩

●对孔壁易坍塌的钻孔，清孔时要细心，防止塌孔

b）质量要求：

●摩擦桩：

孔底沉淀土厚度：

中小桥＜0.4~0.6×d（桩直径），大桥按设计文件规定

清孔后泥浆性能指标：

含砂率4%~8%，相对密度1.1~1.25，粘度18~20s

●支承桩：

宜用抽浆法清孔，清理至泥浆管出清水为止

灌注砼前，孔底沉淀土厚度＜5cm

若孔壁易坍塌，必须在泥浆中灌注砼时，采用砂浆置换钻渣清孔法

清孔后的泥浆含砂率＜4%

其他泥浆性能指标同摩擦桩要求

●沉淀土厚度的测量：

冲击、冲抓钻孔法，沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所能达到的孔底平面算起

沉淀土厚度测量可在清孔后用取样盒吊到孔底，待到灌注砼前取出，直接测量沉淀在盒内的沉渣厚度

5）灌注砼

●成孔后，将钢筋骨架（笼）吊入孔内，灌注砼形成桩基础

（1）质量检验与标准：

●每根灌注桩应留砼抗压强度试块＞2组

●同时以取芯法、超声波法、机械抗阻法、水电效应法等无破损检测法对桩的均质性进行检测

●检测的相关规定：

a）宜对各墩台有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩逐根检测

b）对质量有怀疑的桩因灌注故障处理过的桩，均应进行检测

（2）水下砼的质量要求：

1强度不低于设计强度：

●处检查灌注过程中预留试块的抗压强度外，还应凿平桩头，凿取桩头砼试块做抗压强度试验，一般按桩总数的5%-10%抽查

●大桥的钻孔桩，应以地质钻机钻去桩身砼芯样做抗压试验，同时检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层情况

●钻取芯样直径应＞7cm

2桩身完整：

●桩身砼无断层夹层，桩底标高不高于设计标高，桩底沉淀厚度小于设计规定

●仔细检查分析所有桩的砼灌注记录，并用无破损方法检测桩身

●对于某些质量可疑的桩，用地质钻机钻通全桩取芯样，检查有无夹泥、断桩、砼质量松软，并做芯样的抗压强度试验

3桩头处理：

●凿除桩头残余松散层和薄弱砼层

●嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度符合规范要求

4质量事故处理：

●发现断桩或其他重大质量事故，应会同有关部门共同研究提出处理方案

●处理过程中，应做详细记录

●处理完毕，再做一次检查，认为合格后方可进行下一道工序施工

6）施工中易出现问题的预防和处理方法

（1）钢筋笼上浮：

●指砼灌注过程中钢筋笼上浮现象

1原因分析：

●砼在进入钢筋笼底部时灌注速度太快

●钢筋笼未采取固定措施

2防治措施：

●砼上升到距离钢筋笼下端1m时，应放慢浇筑速度

●钢筋笼埋入砼4m深度时，再提升导管，减少导管埋入深度

●导管下端高出钢筋笼下端2m时再按正常速度浇筑

●浇筑砼前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上

（2）断桩：

●成桩后经探测，桩身局部没有砼，存在夹泥层或截面断裂的现象

●是一种最严重的成桩缺陷，直接影响结构基础的承载力

1原因分析：

a）堵管：

●砼坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，砼和易性差，导致管道堵塞，疏通堵管再浇筑砼时，中间就会形成夹泥层

●砼供应中断，不能连续浇筑，中断时间过长，造成堵管事故

b）提管错误：

●计算导管埋管深度出错或盲目提升导管，使导管脱离砼面，再浇筑砼时，中间形成夹泥层

c）卡管：

●钢筋笼卡住导管，强力拔管时，泥浆混入砼中

d）导管渗漏：

●导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入砼中

2预防措施：

a）防堵管：

●砼配合比严格按照有关水下砼的规范配制，经常检查坍落度，防止导管堵塞

●浇筑砼前应保证砼搅拌机能正常运转，必要时有一台备用搅拌机

b）防拔管错误：

●严禁不经测算盲目提拔导管，防止导管脱离砼面

c）防卡管：

●钢筋笼主筋接头要焊平，以免导管法兰挂住钢筋笼

d）防导管渗漏：

●浇筑砼应使用经过捡漏和耐压试验的导管

3治理方法：

a）堵管的处理：

●冲击法：

当堵塞导管的砼尚未初凝，可吊起导管，再吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击，把堵塞导管的砼冲散

迅速提出导管，用高压水枪冲掉堵管砼后，重新放入导管浇筑砼

b）断桩处理：

●接桩（断桩位置在地下水位以上，且桩径＞1m）：

抽掉孔内泥浆，在钢筋笼保护下，人下到孔中，对先前浇筑的砼面进行凿毛处理并清洗钢筋，然后继续浇筑砼

●接桩（断桩在地下水位以下）：

可用直径较原桩直径稍小的钻头，在原桩位处钻孔，钻至断桩部位以下适当深度后，重新清孔，并在断桩部位增设一节钢筋笼，笼的下半部埋入新钻的孔中，然后继续浇筑砼

c）卡管处理：

●钢筋笼埋入砼中不深，可提起钢筋笼转动导管，使导管脱离

●钢筋笼埋入砼很深，只能放弃导管

d）补桩：

●严重塌或导管拔出后重新放入导管而形成的断桩，是否需要在原桩位外侧补桩，需经检测后与有关单位商定

（3）桩身砼质量差

●桩身砼质量差是指桩身出现蜂窝、空洞、夹泥层、级配不均现象

1原因分析：

a）浇灌砼时，未边灌边振捣，使桩身砼不密实

b）浇灌砼时或上部放钢筋笼时，孔壁土坍落在砼中，造成桩身夹泥

c）砼配合比坍落度控制不严，下料高度过大，砼产生离析，造成桩身级配和强度不均匀

2防治措施：

a）浇灌砼边灌边振捣

b）浇灌砼时或上部放钢筋笼时，不要碰撞土壁，造成土体坍落

c）控制好砼配合比和坍落度，灌注砼时设置串筒下料，防止砼产生离析现象，使砼强度均匀