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建筑教程桥梁施工

桥梁施工

内容提要：

主要介绍桥梁下部结构和上部结构的各种施工方法、施工特点和适用范围。

学习的基本要求：

1、掌握桥梁下部结构的施工方法及适用范围

2、了解梁桥上部结构施工方法及施工特点

3、了解拱桥上部结构施工方法及适用范围

第一节桥梁下部结构施工

桥梁下部结构由桥墩、桥台及下部的基础构成。

由桥梁上部结构传来的荷载，通过桥台或桥墩传至基础，再由基础传至地基。

基础的类型很多，大致分为浅置基础和深置基础。

一、浅置基础

浅置基础是在桥台或桥墩下直接修建的实体基础，一般适用于在岸上或水流冲刷影响不大，水深在5~10m左右的浅水处，并有完整的岩面或坚实的土层。

浅置基础又叫明挖基础或扩大基础，是简单的，也是我们最希望采用的基础类型。

但自然条件千变万化，不决定于我们。

遇到更复杂的自然条件时，就不得不采用其它更复杂的基础型式。

有一个特例，就是浮桥，它是用特制的浮体浮在水面上做成浮动的桥墩，用抛于河底的锚碇或其它方法使它们在水上定位，然后在其上安装木梁或钢梁，铺上桥面，通行汽车等。

浮体可以是船只，也可以是密闭的钢制浮箱（浮鲸）。

浮桥常用于军事行动上。

[锌铝合金做成的轻便军用便桥][由钢浮箱拼装而成的钢浮桥]

二、桩基础（预制桩）

当墩台所处位置的覆盖层很厚，适于承力的地基很深，或同时水深也较大时，可以选用桩基础。

桩基础可以将荷载直接传递到地层深处。

单桩的承载力一般有限，所以桩基础通常以群桩的型式出现，桩群的顶部还要修建一个承台将桩群连为整体。

[柴油锤]：

可以采用有桩架作导向的气锤或柴油锤将桩打入地基中，使用十分广泛。

[振动打桩机]：

也可以采用振动打桩机的方法将桩沉入地基中。

[打桩船]：

在深水中打桩时要配备大型的打桩船，它配备有很高的桩架用来导向和插桩。

[静力压桩机]：

用气锤、柴油锤或振动的方法打桩，速度较快，但噪声及振动很大，在城市中对环境有影响。

为了避免对环境的干扰，所以又发明了静力压桩机，即利用压重为支点，用千斤顶将桩压入到地基中去。

桩按材料可划分为钢桩、钢筋混凝土方桩、钢筋混凝土或预应力混凝土管桩、钢管混凝土管桩。

根据地质条件的不同，桩的传力方式有两种。

（1）柱桩：

将桩尖通过软弱的覆盖层后再嵌入坚实的岩面，荷载由桩尖直接传到基岩中，桩象柱子一样受力。

（2）摩擦桩：

当基岩埋藏很深，桩尖不可能达到时，荷载是通过位于覆盖层中的桩的桩壁与土壤降的摩阻力和桩的端部的支承力共同来承受的。

三、就地成孔灌注桩基础（现浇）

其施工方法是：

先就地成孔，后在孔内插入钢筋笼，再灌注水下混凝土而成。

由于它的施工工艺比较简易，成为目前推广最快使用最多的一种桥梁基础型式，适用的直径可以从0.8m直到3.0m以上。

常用的成孔方法是旋转式钻机成孔，所成桩简称钻孔灌注桩。

所用钻机由机身、钻杆及钻头组成。

根据所在地层的不同，可以分别换用不同型式的钻头。

例如：

用刮刀钻头来对付松软的地层；用牙轮钻头来对付坚硬的岩石。

除卵石地层外，各种地质条件基本上都可以采用这种钻孔桩。

它的钻孔速度比冲击型钻机要快得多。

使用旋转式钻机钻孔可有两种不同的排碴方法。

一种是正循环排碴法。

另一种是反循环排碴法。

后者效率更高，钻进速度更快，是一种常用的施工方法。

施工步骤：

泥浆从钻孔口注入，压缩空气由地面通过送气钢管压送到钻头底部。

此时压缩空气气泡和钻孔底部的泥浆混合钻碴后形成一种比重较轻的混合物（泥浆+钻碴+空气）。

混合了岩碴的泥浆通过钻杆内腔上浮到钻机上端的的排碴软管内，被排放到钻碴处理池中进行分离。

分离后的泥浆可以循环使用。

岩碴就是这样不断地被携出地面的。

这种排碴方法的能力很强。

旋转式钻机成孔步骤示意图

1、埋入钢护筒2.在覆盖层中钻进3.在岩中钻进4.安装钢筋及水下砼导管

5.清孔排碴6.灌注水下砼7.拔出钢护筒

四、沉井基础

沉井基础是在桥梁工程上比较常用的一种型式，适用于地基表层较差而深部较好的地层，既可以用在陆地上，也可以用在较深的水中。

所谓沉井基础，就是在用一个事先筑好的以后充当基础的混凝土井筒，一边挖土，一边靠它的自重不断下沉到设计标高的方法来完成的。

首先是在地面上做成钢筋混凝土沉井底节，底节足部的内侧井壁做成由内向外斜的“刃脚”，然后在井内用机械进行井底土壤的挖掘与除土工作，使之不断下沉。

沉井底节以上随之逐节接高。

沉井下沉到预定标高后，再以混凝土封底，并建筑沉井顶盖，沉井基础便告完成。

然后即可在其上修建墩身。

施工步骤如下：

1、沉井底节在人工筑岛上灌筑2、沉井开始下沉及接高

3、沉井下沉至设计位置4、进行封底及墩身工作

五、沉箱基础

所谓沉箱是将沉井的底节做成有顶板的工作室（犹如一个倒扣的杯子）。

顶板上装有气筒和气闸。

施工人员通过气筒和气闸到达工作室内进行挖土工作，挖出的土通过气筒和气闸运出沉箱。

这样，沉箱就可以利用其自重下沉到设计标高。

然后用混凝土填实工作室做成基础的底节。

沉箱的接长工作和沉井一样。

二者不同之处：

一个是开口，一个是闭口；沉井是人不进入水下工作，沉箱则是人可进入水下工作。

但沉箱这种施工方法的主要缺点是对施工人员身体有害（频繁增压和减压，人体血液中空气没有及时排除，易得沉箱病）工效很低。

所以目前我国已不采用这种方法。

日本等一些国家仍在沿用，但尽量减少工人进入室内施工。

[江阴长江大桥]：

北桥塔下的沉井的平面尺寸是61*51m，是世界上平面尺寸最大沉井基础。

[钱塘江大桥]：

采用的是沉箱法修建深水桥墩基础。

。

六、深水设置基础

很多跨越海峡的大桥，水深、潮急，有时航运还很频繁，为了尽可能减少上述因素对桥梁基础施工的干扰，许多桥梁已在采用一种先将基础在岸上预制好，然后在深水中设置的基础型式。

施工步骤：

先将海底进行爆破取平，然后用挖泥船或带有大型抓斗的吊船将爆破后的碎石清除；形成基底台面，再用大型浮吊吊装的方法在深水中安置预制好的桥梁基础和墩身。

这种方法可以用很快的速度完成深水基础的施工工作。

日本和丹麦等国已开始采用。

在海底钻孔爆破作业以及清底、整平工作完成以后，还要用超声波探测仪及水下电视等手段检测整平的效果。

有的工程还采用过超大直径的磨削机打磨岩面，这样可以使基底平面内的高差达到小于10cm.。

这种基础型式在海洋石油钻井平台中已多次应用。

如1998年在美国的墨西哥湾中修建的Bullwinkle石油钻井平台，水深达411m，是世界上最深的水下建筑物。

它对于桥梁基础也是一个很好的参考实例。

第二节梁桥上部结构施工

一、膺架架设（10~30m）

膺架架设是一种最古老的架设方法，即在桥下先搭设满布式膺架，然后在膺架上就地灌筑预应力梁的混凝土，或是拼装其预制节段。

搭设膺架费工费时，对桥下条件的要求也较苛刻。

二、架桥机架设（20~50m）

简支梁式架桥机的特点是：

架桥机空载运行到位，以前方墩台为支点，待架的梁由架桥机上的起重小车吊住，移送到桥位，然后落梁。

让架桥机的承重部分在接近简支的状态下进行架梁作业。

施工安全可靠，架梁速度快，最大起重能力可达300t。

单简支梁架桥机双简支梁架桥机

三、龙门吊机架设（20~50）

当桥梁位于较平坦的河滩滩地或在平地上，可用龙门吊机架设简支梁。

图为南京长江大桥引桥用2台起重能力为150t的龙门吊机架设跨度39.6m的预应力砼箱梁。

预应力砼箱梁先用运梁台车自墩旁的运梁专用线运来，然后龙门吊机吊起箱梁，将之架设就位。

龙门吊机采用能自动行走的轮箱沿桥梁架设方向行走。

四、顶推法（30~50m）

梁段在设置于桥台后的制梁台座上逐节灌筑（每节段长度在8~15m左右），在张拉预应力钢丝束以后用墩顶的顶推设备将梁向前顶推前进。

灌筑一段，向前顶推一段，直至到达预定桥位。

这种方法适用于中等跨度且梁底底面平直的混凝土连续梁。

其优点是：

（1）当桥梁跨越深水、山谷以及不允许中断桥下交通时，可以无阻碍地滑行通过；

（2）是在桥头一个工厂化的固定地点制造梁段，容易保证梁段的施工质量。

顶推设备实际上是一牵引装置。

其动力是一个行程1000mm的穿心千斤顶。

利用千斤顶拉动锚在混凝土梁底部的拉杆锚柱，拉动全梁向前移动。

因为是在梁的后部拉动全梁前移，形似顶推，故得名。

为减小摩阻力，在各墩上设置聚四氟已烯滑板和不锈钢板组成的临时滑移装置。

顶推法架梁施工步骤示意图利用千斤顶牵引进行顶推法施工

五、平衡悬臂法施工（60~250m）

平衡悬臂法施工应用极为广泛。

它的最大优点是不用搭设费工费时的膺架，故特别适用于深水、峡谷地区，使用的设备也较少，是修建跨度较大的不能用架桥机架设的预应力混凝土桥梁的一种经济合理的方法，公路上用此法施工的桥的最大跨度已达到270m。

悬臂法可分为工地现浇混凝土梁段及预制节段拼装两大类。

前者的施工原理：

待混凝土强度达到张拉强度后，预应力束张拉，挂篮向前走行，进行下一节段混凝土的灌筑，如此逐段向前推进。

后者的施工步骤如下：

1、修建桥墩及桥台；2、在墩顶安装挂篮进行梁体的平衡悬臂法施工；

3、梁体的灌筑街段逐渐伸长；4、直至跨中，最后合拢，完成整个梁段的施工。

[钱塘江二桥]：

图为钱塘江二桥预应力混凝土连续梁正在以平衡悬臂法施工时的情形。

图中所示是即将合拢，悬臂最长时的现场实况。

六、用双层吊索架设大跨度钢桁梁

架设步骤：

节间开始拼装；悬臂至108m前可不采用吊索架；悬臂至162m前采用单层吊索架；悬臂至180m前采用双层吊索架。

增加钢梁伸出时的刚度，减小下垂度。

大跨度钢桁梁跨中合拢时，为保证精度，须在桥墩顶部设置纵、横移设备，来调整钢梁合拢时需要调整的尺寸差值。

七、斜腿刚构桥的拼装与合拢——陕西安康汉江桥

1、将厂制箱梁节段在浮船上组拼后浮运到桥位；2、用缆索吊机竖直拼装二斜腿；

3、将斜腿向下转体就位；4、在浮船上组拼好中孔主梁梁段；5、整孔起吊中孔主梁梁段；

6、中孔主梁与斜腿合拢；7、自中孔向两侧对称悬臂拼装两边孔；8、建成后的安康汉江桥

第三节拱桥上部结构施工

拱桥的施工方法，可分为有支架施工和无支架施工。

本节主要介绍缆索吊装方法。

它具有跨越能力大、无需搭设拱架、适应性广等优点。

一、缆索吊装施工

缆索吊装设备分为：

主索、工作索、塔架和锚固装置。

下图为石潭溪大桥施工步骤：

单肋吊装，单肋合拢（拱肋分三大段吊装）吊装另一根拱肋，合拢

横撑吊装混凝土浇筑

桥面施工拱桥初成

混凝土浇筑：

（1）泵送顶升浇灌法：

泵送顶升法按顶升高度情况分：

一次性浇注、分级泵送。

泵送混凝土时两边泵送速度应加强协调，尽量对称顶升。

泵送混凝土时，在拱顶焊溢流管，以使拱顶混凝土密实。

（2）

人工浇捣法（小跨径钢管混凝土拱桥）：

人工浇灌时，混凝土从浇筑段的上端灌入，在钢管上开浇灌孔及振捣孔，通过漏斗下料，用插入式振捣棒振捣。

混凝土通过振捣孔和浇灌孔时可稍稍溢出，然后在开口盖板原位点焊。

二、转体施工法

转体施工法可按转动方向分为两大类：

竖向转体施工法和平面转体施工法。

下图为丫髻沙大桥施工步骤（竖转加平转施工法）：

1.搭支架拼装半跨主跨与半跨边跨钢管拱肋；2.竖转主跨钢管拱肋就位，采用无平衡重转体

3.利用边跨为平衡重，平转主跨钢管拱肋就位，合拢

小结

桥梁下部结构由桥墩、桥台及下部的基础构成。

基础的类型很多，大致分为浅置基础、桩基础、就地成孔灌注桩基础、沉井基础、沉箱基础和深水设置基础。

梁桥上部结构施工方法有：

膺架架设、架桥机架设、龙门吊机架设、顶推法、平衡悬臂法施工等。

拱桥上部结构施工方法有：

无支架施工法和有支架施工法。

常采用的方法有缆索吊装施工法和转体施工法。