《桥梁施工》教案.doc

江西理工大学
应用科学学院
教 案

2010～2011 学年第二学期

分院(系、部)：
建设工程系
教 研 室：
土木工程教研室
课 程 名 称：
桥梁施工技术
授 课 班 级：
土木104、105
主 讲 教 师：
桂勇
职 称：
助教
使 用 教 材：
《桥梁施工》
第一章 绪论
章节题目
第一章 绪论
教学学时
4
教学目的
1、了解桥梁施工的发展概况
2、理解桥梁的概念、桥梁的组成和类型
3、了解桥梁施工方法及选择
教学重点
1、桥梁施工的发展概况
2、桥梁的组成和类型
3、梁施工方法及选择
教学难点
1、桥梁的类型
2、桥梁施工方法
教 具 和
媒体使用
多媒体课件
教学后记

教学内容与过程
第一章 绪论
第一节、概述
1、桥梁定义——供车辆行人等跨越障碍物(沟河海线)的工程构造物。美学、城市象征。
2、桥梁工程——是指有关桥梁勘测、设计、施工、养护、检测、维修、加固及与桥梁相关的科学研究和工程技术的总称。含义有二：桥梁建筑本身、建桥相关科技知识。
3、桥梁工程施工的特点——
1）施工生产的流动性和地区性
2）施工周期长、占用流动资金多
3）露天作业、水中作业、高空作业多
4）工程的单一性
5）施工生产组织的复杂性
第二节、桥梁工程施工技术的发展概况
1、我国桥梁有过辉煌的历史。赵州桥：第十二个“国际土木工程里程碑”
2、18C以后，欧洲进入工业社会，铁路桥梁。
3、20C初，美国高速公路和城市交通建设，中小跨度钢筋砼桥、大跨度钢桁架桥、钢拱桥、钢悬索桥(金门大桥)。30N首创拱桥“米兰法”无支架工艺。
4、二战后，德日崛起，斜拉桥初露锋芒。1953年首创挂篮悬臂浇筑工艺，PC梁桥突破100m。
5、20C60N，欧美高速公路高潮，PC技术高峰期(夹片锚、镦头锚、悬拼工艺)。斜拉桥发展的第一个高峰期(从铆钉到高强螺栓，从钢桥面到砼桥面)。
6、20C70N，PC技术成熟期，斜拉桥由德国推广到欧美、加拿大、日本。法国出现PC斜拉桥。顶推工艺。
7、20C80N，日本丹麦兴建跨海工程，日本首创悬索桥平行钢丝股索技术。我国开始改革开放，广东掀起建桥高潮。
8、20C90N，世界桥梁工程进入崭新阶段，新材料新工艺在大跨桥梁的应用。
9、近10年来，我国桥梁建设确定了在世界的地位。2008年苏通大桥多项世界第一，代表了世界桥梁建设的最高水平。
第三节、桥梁结构类型
1、桥梁组成：上部结构(桥垮结构)、下部结构(墩台基础)、附属结构(护坡护岸)。
2、桥梁分类(受力特点)：梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥。
1）梁式桥：桥型古老，结构形式不断演进。
2）拱式桥：在竖向荷载作用下产生水平推力的结构物。
按材料：石拱桥、钢筋砼拱桥、木拱桥、钢拱桥
按拱上建筑形式：实腹式、空腹式
按主拱轴线形：圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱
按桥面位置：上承式、中承式、下承式
按我国工程习惯：石拱桥(砼)、双曲拱桥、钢筋砼箱型拱桥、钢筋砼肋拱桥、钢筋砼桁架拱桥、钢筋砼刚架拱桥、钢管砼拱桥、劲性骨架砼拱桥、钢拱桥
3）悬索桥：桥梁皇后，由主缆、加劲梁、吊杆、主塔、锚碇构成。
分类：地锚式、自锚式、双链式
4）斜拉桥：由斜拉索、塔柱、主梁组成，较悬索桥经济、刚度大、空气动力性能好。
斜拉索：布置有单索面、双索面，形式有辐射形、竖琴形、扇形
塔柱：数量不一、形式多样
结构体系：悬浮体系、支承体系、塔梁固结体系、刚构体系、协作体系
5）刚构桥：将墩梁刚性固结的桥型。超静定结构，次内力。
按支承方式：无铰刚构桥、有铰刚构桥
按工程习惯：单跨刚构桥、多跨刚构桥、斜腿刚构桥、PC T型刚构桥(跨中设铰，今年少用)、PC连续刚构桥(适用于高墩大跨，柔性薄壁墩)
第四节、桥梁工程施工方法及选择
一、桥梁基础施工
1、主要类型：直接基础(明挖扩大基础)、桩基础(打入桩、钻孔桩)、管柱基础、沉井基础、组合基础(沉井+管柱、沉井+钻孔桩)、特殊基础(双承台管柱基础、锁口管柱基础、多桩基础、地下连续墙基础、沉箱基础、设置基础)
2、明挖扩大基础
适用：基础不深、土层稳定、有排水条件、对机具要求不高
内容：定位放样、基坑开挖、坑壁支护、基底处理、浇筑基础结构物
3、桩基础
适用：地基浅层土质较差、持力土层较深
按材料：木桩、钢筋砼桩、PC桩、钢桩
按制作方法：预制桩、钻(挖)孔桩
按施工方法：锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩、钻孔埋置装
钻孔方法：冲击法、冲抓法、旋转法
4、管柱基础
适用：广泛、尤其是在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚、不宜修建其他基础时。
分类：(不)需要设置防水围堰的高、低承台基础
导向结构：控制管柱倾斜、防止位移
5、沉井基础
定义：是用钢筋砼制成的井筒结构物，由刃脚、井壁、隔墙、封底砼、井孔顶盖板组成。
类型：就地制作沉井、浮式沉井
特点：埋深大、整体性强、稳定性好、刚度大、受荷大
6、地下连续墙基础
工艺：深槽开挖、安放接头管、吊装钢筋笼、浇筑水下砼、拔出接头管、完成单元墙
二、桥梁上部结构施工
1、就地浇筑法
定义：是在桥位处搭设支架，在支架上浇筑桥体混凝土，达到强度后拆除模板、支架。
优点：无需预制场地，不需要大型起吊、运输设备，主筋可不中断，整体性好。
缺点：工期长，施工质量不容易控制；收缩、徐变引起的预应力损失比较大；支架、模板耗用量大，施工费用高；搭设支架影响排洪、通航，施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。
2、预制安装法
定义：在预制厂或桥址附近设预制场进行(简支)梁的预制，再采用一定的架设方法进行安装。
特点：1)构件质量好，机械化施工
2)上下部结构可平行作业，可缩短工期
3)能有效利用劳动力，降低造价
4)施工速度快，可用于紧急施工工程
5)存梁时间可减少混凝土收缩、徐变引起的变形
3、悬臂施工法
定义：从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装。
特点：1)宜用于营运状态与施工阶段的受力状态接近的桥梁，如PC T型刚构、连续梁桥、连续刚构、斜拉桥
2)墩、梁临时固结，结构体系转换
3)机具设备种类很多，挂篮：桁架式、斜拉式、三角式、菱形等
4)施工简便，结构整体性好
5)可不用或少用支架，不影响通航或桥下交通
4、转体施工法
定义：将桥梁构件先在桥位处岸边进行预制，待砼达到设计强度后旋转构件就位的施工方法。
特点：1)可以利用地形，方便预制构件
2)不断航，不影响桥下交通，并可在跨越通车线路上进行桥梁施工
3)施工设备少，装置简单，容易制作并便于掌握
4)节省木材，节省施工用料
5)减少高空作业，施工工序简单，施工迅速
6)适合于单跨和三跨桥梁
7)大跨桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益
5、顶推法施工
定义：在桥纵轴方向的台后设预制场地，分节段预制，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地。之后进行下一节段梁的预制，循环操作直至施工完成。
特点：1)设备简单，施工费用低
2)结构整体性好
3)便于管理、改善条件、避免高空作业。模板设备周转使用，节段预制周期7d～lOd。
4)施工阶段与营运时期的粱的受力状态差别较大，用钢量较高；可采取临时墩、前导梁等措施以减小施工内力
5)宜用于中等跨径等截面梁
6、移动模架逐孔施工法
定义：使用一套设备从桥梁的一端逐孔施工，直到对岸
特点：1)不需支架，不影响通航通车，安全、可靠
2)施工环境、质量好，一套模架可多次周转使用，具有在预制场生产的优点
3)机械化、自动化程度高，上下部结构可以平行作业，缩短工期
4)每一施工梁段的长度取一孔梁长，接头位置选在桥梁受力较小的部位
5)移动模架设备投资大，施工准备和操作都较复杂
6)宜在跨径小于50m的多跨长桥上使用，如中等跨径PC连续梁
7、横移法施工
定义：在拟待安置结构的位置旁预制该结构物，并横向移运该结构物安置就位。
特点：支座位置不变，即没有改变结构体系。
适用：正常通车线路上的桥梁工程的换梁。
8、提升与浮运施工
定义：是一种采用竖向运动施工就位的方法
提升施工：在未来安置结构物以下的地面上预制该结构并把它提升就位
浮运施工：大型浮船将岸上预制桥梁移运至桥位安装就位的方法
要求：1)在该结构下面需要有一个适宜的地面
2)被提升结构下的地面要有一定的承载力
3)拥有一台支承在一定基础上的提升设备
4)该结构应该是平衡的，至少在提升操作期间是平衡的
5)采用浮运法要有一系列的大型浮运设备
三、桥梁施工方法选择
综合考虑以下条件：
1、使用条件
桥型、跨径、墩高、桥下空间限制、平面场地的限制、桥墩形状
2、施工条件
工期、机具设备、架设时交通要求、临设、材料供应，经济核算
3、自然环境条件
山区或平原、地质条件、对河道的影响、运输线路的影响
4、社会环境影响
公害、景观、污染、桥下交通阻塞、公共道路的使用、建筑限界

桥梁结构类型与施工方法

简支梁桥
悬臂梁桥
T型刚构
连续梁桥
刚架桥
拱桥
组合体系桥
斜拉桥
悬索桥
现场浇筑法
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预制安装法
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悬臂施工法

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转体施工法

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顶推施工法

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逐孔施工法

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横移施工法
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提升于浮运施工法
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思考与习题：
1、名字解释：桥梁、桥梁工程、桥梁施工
2、桥梁的组成和类型有哪些？
3、桥梁下部结构施工有哪些方法？
4、桥梁上部结构施工有哪些方法？
5、桥梁施工方法如何选择？
第二章 桥梁施工的常用设备
章节题目
第二章 桥梁施工的常用设备
教学学时
4
教学目的
1、了解桥梁施工常备式设备
2、了解桥梁架设安装的常用机具
3、了解混凝土施工的常用设备
4、了解预应力工艺的常用机具和设备
教学重点
1、了解桥梁架设安装的常用机具
2、了解混凝土施工的常用设备
教学难点
1、桥梁架设安装的常用机具
2、预应力工艺的常用机具和设备
教 具 和
媒体使用
多媒体课件、多媒体视频
教学后记

教学内容与过程
第二章 桥梁施工的常用设备
第一节、概述

打桩、钻桩设备： 打桩机、打桩机、压浆机等
挖土设备： 反铲挖土机、推土机等
测量设备（测量仪器）： 全站仪、水准仪、经纬仪等
钢筋、钢板加工设备： 电焊机、切割机等
起吊设备： 龙门架、挂蓝、架桥机等
常备式施工设备： 脚手架、万能杆件、钢板桩等
混凝土施工设备： 拌合机、振捣器、混凝土泵等
预应力设备： 千斤顶、镦头机、穿索机等
运输设备： 汽车、火车、拖拉机等
排水设备： 水泵、井点等
专用施工设备： 导向设备、移动模架压路机等
桥梁施工设备

桥梁施工设备和机具主要有：
1)常备式结构，万能杆件、贝雷梁、军用梁、钢管支架等装配式支架设备；
2)架设安装机具设备，起重架桥设备；
3)混凝土施工设备，拌和机、输送泵、振捣设备等；
4)预应力张拉设备，各类张拉千斤顶、钢丝镦头设备、各类锚夹具。
5)其他。钢筋模板钻孔泥浆浮运等

第二节、常备式结构及应用
一、万能杆件
定义：拼装式钢脚手架，是用角钢制成的可拼装为节间距2m×2m的桁架杆件。
特点：通用性强、标准件，装拆、运输方便，利用率高，可拼装成多种形式，可作为墩台、索塔施工脚手架
构件的类型：
1、杆件：拼装时组成桁架的弦杆、腹杆、斜撑
2、连接板：有各种规格，可将弦杆、腹杆、斜撑等连接成需要的各种形状
3、缀板：可在各种弦杆、腹杆等节间中点做一个加强连接点，整体性更好
万能杆件类型：铁道部门的甲型(M型)、乙型(N型)和西安筑路机械厂的乙型(西乙型)。
二、贝雷梁
定义：是一种由桁架拼装而成的钢桁架结构。贝雷常拼成导梁作为承载移动支架，再配置部分起重设置与移动机具来实现架梁。
组成：桁架(上下弦杆、竖杆、斜杆焊接)、加强弦杆、横梁、桁架销(连接桁架)、螺栓、支撑连接构件
三、军用梁
定义：常用六四式军用梁(三角架)，为全焊构架、销接组装、单层或双层多片式。
特点：结构轻便、轮廓尺寸小、用小型机具组拼、杆件种类小，便于拆装互换。
构件11种3大类，配件11种4大类。
四、钢管支架
类型：扣件式、螺栓式和承插式三种连接方式。
扣件式的特点：是装拆方便，搭设灵活，能适应结构物平、立面的变化。

第三节、架设安装常用机具设备及应用
一、起重机具
1、扒杆
定义：扒杆是一种简单的起重吊装工具，可以用来升降重物，移动和架设桥梁等。
种类：独脚扒杆、人字扒杆、摇臂扒杆和悬臂扒杆。
2、龙门架(龙门扒杆、龙门吊机)
定义：是一种最常用的垂直起吊设备。
用途：通常设于构件预制场吊移构件；或设在桥墩顶、墩旁安装大梁构件。
种类：钢木混合构造龙门架、拐脚龙门架和装配式钢桥桁节 (贝雷)拼制的龙门架。
3、浮吊
定义：起重船或浮式起重机，在通航河流上建桥，浮吊船是重要的工作船。
分类：自航式、非自航式；回转式、非回转式(臂架固定式、臂架变幅式)
4、浮箱
5、缆索起重机
定义：缆索起重机适用于高差较大的垂直吊装和架空纵向运输的特种起重设备。
构造：由主索、天线滑车、起重索、牵引索、起重及牵引绞车、主索地锚、塔架、风缆、主索平衡滑轮、电动卷扬机、手摇绞车、链滑车及各种滑轮等部件组成。在吊装拱桥时，缆索吊装系统除了上述各部件外，还有扣索、扣索排架、扣索地锚、扣索绞车等部件。
种类：固定式、移动式(平移式、辐射式)
6、汽车吊
二、架桥机
1、特点：
1)自行过孔；
2)可实现一次落边梁到位、全幅机械化横移梁片；
3)采用微调控制，动作平稳精确；
4)采用可编程序控制器，系统安全性高；
5)结构简单、重量轻、运输组装方便；
6)摆头灵活，可方便地在复杂工况下工作。
2、类型：
单梁式架桥机。型号：胜利型130t架桥铺轨机(SL—130)
双梁式架桥机。型号：红旗-130型架桥机
3、运梁车

第四节、混凝土施工设备及应用
一、混凝土搅拌机
分 类：按照搅拌原理可分为自落式和强制式两类。
自落式：搅拌塑性砼和低流动性砼，具有机件磨损小，易于清理，移动方便等优点，
但动力消耗大，效率低，适用于施工现场
强制式：搅拌干硬性砼和轻骨料砼，也可搅拌低流动性砼，具有搅拌质量好，生产率高、操作简便、安全等优点，但机件磨损大，适用于预制厂使用
二、混凝土搅拌站(楼)
特点：机械化或自动化，生产量大，搅拌效率高、质量稳定、成本低，劳动强度减轻。
搅拌站与搅拌楼的区别：
1)搅拌站的生产能力较小，易拆装，便于转移，适用于施工现场；
2)搅拌楼体积大，生产效率高，只能作为固定式的搅拌装置，适用于产量大的商品混凝土供应。
搅拌站与搅拌楼组成：
1)物料供给系统。组合成混凝土的几种物料的堆积和提升系统
2)称量系统。砂石:累积计量；水泥:单独称量；搅拌用水:定量水表计量
3)控制系统。开关电路，继电器程序控制；运算放大器电路
4)搅拌主机
三、混凝土输送设备
选择原则：根据结构物特点、砼浇灌量、运距、道路情况、机具设备等条件确定。
水平运输：短距离多用双轮手推车、机动翻斗车、轻轨翻斗车；长距离则用自卸汽车、混凝土搅拌运输车等。
垂直运输：升降机、卷扬机及塔式起重机等，并配合采用吊斗等容器来装运混凝土。
1、砼搅拌运输车(灌车)
定义：是一种用于长距离运输混凝土的施工机械。
特点：在整个运输过程中，混凝土的搅拌筒始终在作慢速转动，从而使混凝土在长途运输后，仍不会出现离析现象，以保证混凝土的质量。
2、砼泵车。同时完成水平运输+垂直运输。臂架式混凝土泵车。
四、混凝土振捣器
定义：是一种借助动力通过一定装置作为振源产生频繁的振动，并使这种振动传给混凝土，以振动捣固混凝土的设备。
分类：(作用方式)内部振动器(插入式)、外部振动器(附着式、平板式和振动台)
1、插入式振动器
组成：振动棒、转轴和电动机。
适用：主要用于振动各种垂直方向尺寸较大的混凝土体。
分类：偏心式；行星式
2、平板式振动器
定义：直接放在混凝土表面上移动进行振捣工作。
适用：坍落度不太大的塑性、半塑性、干硬性、半干硬性的砼或浇筑层不厚，表面较宽的砼。
3、附着式振动器
工作原理：振动器的能量通过模板传给混凝土，从而使混凝土被振捣密实。
适用条件：振捣钢筋较密、厚度较小等不宜使用插入式振捣器的结构。
4、振动台
定义：为一个支承在弹性支座上的工作平台，平台下设有振动机构。
组成：电动机、同步器、振动平台、固定框架、支承弹簧及偏振子等。
优点：生产效率高、振捣效果好。
适用条件：主要用于混凝土制品厂预制件的振捣。
安装要求：混凝土振动台，需承受强力振动而使混凝土振实成型，故应安装在牢固的基础上。

第五节、预应力张拉设备及应用
一、预应力千斤顶
定义：PC结构施工用来对钢筋施加张拉力的主要设备。
类型：机械式、液压式(常用，由千斤顶、高压油泵、输油管组成)、电热式
按作用形式分类：单作用(拉伸)、双作用(拉伸、顶锚)、三作用(拉伸、顶锚、退楔)
液压千斤顶类型：拉杆式(YL)
穿心式(YC)
锥锚式(YZ，三作用)
台座式(YT)
二、预应力锚、夹具(后张法称锚具、先张法称夹具)
1、锚具(后张法)
1)支承式锚具
①螺母锚具：螺丝、螺母、垫板组成。
②墩头锚具：A型由锚环、螺母组成，用于张拉端；B型为锚板，用于固定端；
优点：操作简单迅速，无锥形锚“滑丝”现象
缺点：下料长度要求精确，否则会断丝。
2)夹片式锚具
①JM锚具(单孔)：锚环+夹片。
优点:预应力筋（钢绞线）相互靠近，结构尺寸小，混凝土构件不需扩孔；
缺点：一个楔块损坏会导致整束预应力筋失效；不能锚固单根或大于6 根预应力筋；不能锚固钢丝。
②XM型锚具(多孔，群锚) ：锚环+三片夹片；优点：每束钢绞线的根数不受限制；任何一根钢绞线锚固失效，都不会引起整束锚固失效。
③QM及OVM型锚具(多孔，群锚) ：锚环+夹片+工具锚(退楔方便)
④BM型锚具(扁锚)：
3)锥塞式锚具
①锥形锚具:是用于锚固直径5mm 钢丝的一种楔紧式锚具。
由钢锚圈和锥形锚塞组成。
优点：构造简单、价格低廉。
②锥形螺杆锚具
4)握裹式锚具
①挤压锚具
②压花锚具
2、夹具(先张法)
1)钢丝夹具，分锚固夹具和张拉夹具，均重复使用
2)钢筋夹具
三、油泵车
是预应力液压机具的动力源。
特点：流量较小，能够连续供油，供油稳定，操作方便。
按驱动方式，分为手动和电动两种。

第六节、其他常用机具及设备
一、钢筋加工机械
1、钢筋调直机
亦称甩直机械，用于将成盘的细钢筋和经冷拔的低碳钢丝调直。
常用的定型调直机,有GT4/8型和GT4/14型及数控钢筋调直机。
2、钢筋切断机
是把钢筋原材料和已矫直的钢筋切断成所需要的长度的专用机械。
3、钢筋弯曲机
钢筋经过调直、切断后，需加工成构件或构件中所需要配置的形状，如端部弯钩，梁内弓筋、起弯钢筋等。钢筋弯曲机又称冷弯机，常用型号有GW40型。
4、钢筋焊接机
1)点焊机：
2)对焊机：
将两根钢筋的端部加热到近于熔化的高温状态，顶锻而连接。
可以提高工效、节约钢材，而且能确保焊接质量，大量利用短料钢筋。
3)弧焊机：
适于各种形状钢材的焊接，是金属焊接中使用较广的工艺。
主要设备是弧焊机，它分交流弧焊机和直流弧焊机。
5、水泵
类型：叶轮式（旋转式）和活塞（往复）式两大类。
叶轮式水泵又分离心式与轴流式两种基本类型。
前者是利用叶轮旋转时所产生的离心力吸水和压水；
后者是利用叶轮旋转时的轴向推力吸水与压水 。
6、空气压缩机
是一种将空气压缩，使其压力增高，从而具有一定能量的动力机械。
用途：1）驱动凿岩机、破碎机、潜孔钻机等
2）用于混凝土凿毛工作面的吹洗等。
3）金属结构的铆接、喷涂、轮胎充气以及机械操作和制动控制等，压缩空气作为动力。
二、模板
要求：满足要求的强度、刚度和稳定性，可靠承受各种荷载，保证结构的设计尺寸和形状，光滑平整、接缝严密，便于制作和拆装、操作方便安全。
形式：多样，组合式定型钢模板、滑动模板、提升模板、拼装式模板、移模(挂篮悬浇)
思考与习题：
1、桥梁施工中，有哪些主要的施工设备？
2、万能杆件和贝雷梁在构造特点上有何区别？
3、混凝土搅拌站和搅拌楼的构造和区别？
4、混凝土泵和混凝土泵车的联系和各自的优缺点？
5、各类混凝土振捣器的适用范围？
6、常用锚具的类型和适用对象？
7、钢筋加工机械有哪些？

第三章 桥梁基础施工
章节题目
第三章 桥梁基础施工
教学学时
6
教学目的
1、了解桥梁基础的种类和适用范围
2、了解各种基础的施工方法和注意事项：明挖扩大基础、沉入桩基础、钻孔桩基础、沉井基础、地下连续墙基础、组合基础
教学重点
1、桥梁基础的种类和适用范围
2、各种基础的施工方法与工艺流程
教学难点
1、基坑支护、基坑排水
2、泥浆护壁
3、组合基础
教 具 和
媒体使用
多媒体课件、多媒体视频
教学后记

教学内容与过程
第三章 桥梁基础施工
第一节、概述
基础属于隐蔽工程，建筑物失事70%～80%由基础失效引起。
一、桥梁基础类型
基础分类(埋置深度)：
1）浅基础(＜5m)：简单经济最常用，明娃扩大基础、钢筋砼条形基础
2）深基础(＞5m)：桩基础、沉井基础、其他
3）深水基础：桩基础、沉井基础、组合基础、特殊基础、管柱基础
基础方案选择：安全可靠、简便可行、经济合理
二、桥梁基础施工
1、施工方法
旱地扩大基础及条形基础：明挖法(人工或机械)+爆破
水中明挖法：设置围堰或临时该河
桩基础：挖孔(地下水位低，人工或机械)、钻孔
深水钻孔：搭设钻孔平台、钢围堰或钢吊箱围堰作为模板浇筑承台
2、施工准备

第二节、明挖扩大基础施工

明挖扩大基础施工
陆上地基开挖
水中基础开挖
直挡板式、横挡板式
框式
锚桩式
斜撑式
锚杆式
混凝土支护坑壁
钢板桩、钢筋混凝土桩护筒
土石围堰
木笼围堰或竹笼围堰
钢板桩围堰
套箱围堰
无支撑
有支撑

定义：直接在墩台下开挖基坑修建而成的实体基础。
适用：岸上或冲刷影响不大的浅水处，且浅表地基承载力合适的地层。
形状：平面多为矩形、立面单、多层台阶扩大形式。
材料：砼、片石砼、浆砌片石。
特点：稳定性好、施工简便、取材容易、受荷大
缺点：自重大
施工方法：明挖法
注意事项：
1)需采取加固坑壁措施，如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁。
2)渗水时，需要在基坑四周挖边沟或集水井以利排除积水。
3)在水中开挖基坑时，需预先修筑临时性的挡水结构物(围堰)。
4)开挖至设计标高后，须抓紧进行坑底土质鉴定、清理与整平工作，及时砌筑基础结构物。
施工内容：
1)测量定位
2)基础放样
3)开挖和排水（修筑围堰、开挖、支撑、排水）
4)基底检查处理（平面位置、尺寸大小、基底标高、土质均匀性、地基稳定性、承载力、基底处理和排水沟情况）
5)砌筑基础（立模绑钢筋、浇筑混凝土、养护、拆模）
6)基坑回填
一、基础的定位放样

二、陆地基坑开挖
基坑可采用垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的开挖方法
1、基坑开挖施工方法
(一)坑壁不加支撑的基坑
适应情况：
1）干枯无水，或有水但改筑堤可以排除地表水；
2）地下水位低或者渗水量少，不影响坑壁稳定；
3）埋置不深，工期短。
(二)坑壁有支撑的基坑
适应情况：
1）基坑壁不易稳定并有地下水渗入；
2）放坡开挖工程数量大；
3）受场地或者临近建筑物的限制，不能够放坡开挖。
2、基坑开挖注意事项
1)基坑顶缘四周设截水沟，以免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性
2)坑壁缘边应留护道(动载＞1.0m)
3)常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)基坑施工不可延续时间过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工
5)挖至坑底时，应保留10～20cm的底层，在浇筑前用人工挖至基底标高
6)应尽量在少雨季节施工
7)宜用原土及时回填
三、水中基础的基坑开挖(围堰开挖)
围堰作用：主要是防水和围水，有时还起着支撑施工平台和基坑坑壁的作用。
围堰要求：
1)围堰顶高宜高出施工期间最高水位0.5～0.7m
2)围堰外形应适应水流排泄，大小不应压缩流水断面过多
3)围堰要求防水严密，应尽量采取措施防止或减少渗漏，以减轻排水工作
4)围堰施工一般应安排在枯水期进行
围堰类型：土石围堰；木(竹)笼围堰；钢板桩围堰；钢筋砼板桩围堰、套箱围堰。
水中挖基方法
1)适用：抽水挖基产生涌泥或涌砂现象，或者渗水量过大
2)方法：水力吸泥机、水力吸石筒、空气吸泥机等。射水方法松土。抓泥斗或挖掘机开挖
四、基坑排水
1、集水坑。除严重流沙外一般均可适用。集水坑(沟)的大小依渗水量的大小而定；
2、井点法。当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，用普通排水方法难以解决时，可采用井点排水法。
3、其他排水法。渗透性较大、挖掘较深的基坑：板桩法、沉井法、帷幕法(用硅化法、水泥灌浆法、沥青灌浆法及冻结法等处理成封闭的不透水的惟幕)。

查表法
按颗粒成分计算法
渗水量的确定
排水方法
基坑在干枯河床时
基坑临近有水的河沿时
含水层为均质土，且基坑具 有不透水的板桩围堰
缺少水文地质资料时
集水坑排水法
渗透系数
渗水量的计算
抽水实验资料计算法
井点排水法
轻型井点
喷射井点
射流泵井点
电渗井点
管井井点、深井泵
基坑降水
帷幕法、板桩法、沉井法

五、基底检验与处理
1、基底检验
检验的目的：确定地基的容许承载力大小、基坑位置与标高是否与设计文件相符，以确保基础的强度和稳定性，不致发生滑移等病害。
检验的内容：
1)检查基底平面位置、尺寸大小，基底标高；
2)检查基底土质均匀性，地基稳定性及承载力等；
3)检查基底处理和排水情况；
4)检查施工日志及有关试验资料等等。
检验的方法：
1)小桥涵地基：一般是直观或触探方法；必要时土质检验。
2)大中桥和填土12m以上的涵洞地基：直观、触探、挖试坑、钻探。
检验标准：基底平面周线位置允许偏差不得大于20cm，基底标高不得超过土5cm(土质)、+5cm～-20cm(石质)。
2、基底处理
3、地基加固
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，改善土的性质；
4)土工聚合物法：用土工膜、土工织物、土工格栅与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。
六、基础施工(按材料)
1、浆砌片石
1)砌筑前清洗泥土、浇水湿润；
2)分层交错砌筑，先外圈后里层，水平缝大致找平，缝宽＜4cm，砂浆饱满。
2、加石砼、片石砼
1)加石砼石块＜25%砼结构体积；片石砼石块为50%～60%砼结构体积
2)石块无裂纹和夹层，高度＜15cm，抗冻
3)石块抗压强度≥25Mpa及砼强度
4)石块清洗干净，分布均匀，净距≥10cm
3、钢筋砼
1)旱地及排水基坑：直接浇筑，分层连续浇筑(垫块、串筒)
2)水下基坑：水下灌筑砼(分水下封底和直接灌筑，导管)。
3)做好基础与墩台身的接缝连接

第三节、沉入桩基础施工
1、桩的组成：桩+承台(横系梁)
2、桩的分类：
1)按材料分：木桩；钢筋混凝土桩；预应力混凝土桩；钢桩
2)按制作方法分：预制桩；现场灌筑桩；
3)按施工方法分：
1)沉入桩：锤击沉桩；射水沉桩；振动沉桩；静力沉桩
2)就地灌筑桩：钻空埋置桩；沉管灌筑桩；钻孔灌筑桩；挖孔灌筑桩；爆扩桩
4)按基础受力分：柱状（端承桩）；摩擦桩
5)按承台位置分：高桩承台；低桩承台
6)按桩轴方向分：竖直桩基础；带斜桩基础(拱桥)
一、沉入桩基础概述
1、种类：预制的钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩
2、断面形式：实心方桩、空心管桩(PHC高强预应力混凝土离心管桩)
二、沉入桩制作
1、过程：整理场地、立模板、绑钢筋、浇筑混凝土并养护
2、长度：工厂制作不宜超过12m；现场预制不宜超过30m。桩的接头不宜超过两个。
3、混凝土：宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）。
4、配筋：与沉桩方法有关。
5、起吊：达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。
6、吊点： a）一点起吊； b）两点起吊；c）三点起吊
7、堆放：地面必须平整、坚实
垫木间距应与吊点位置相同
各层垫木应位于同一垂直线上
堆放层数不宜超过4层
不同规格的桩，应分别堆放
8、注意事项：
1)纵向主钢筋采用对焊接头
2)螺旋筋或箍筋必须箍紧主筋，与主筋交接处应用点焊焊接或用铁丝扎结牢固；
3)PC桩纵向主筋采用冷拉钢筋且需焊接时，应在冷拉前采用闪光接触对焊焊接；
4)法兰盘应对准位置焊接在钢筋或预应力钢筋上(然后进行张拉)；
5)混凝土应由桩顶向桩尖方向连续灌注，不得中断；
6)桩的钢筋骨架(包括预应力钢筋骨架)允许偏差应符合规定
9、接桩方法：法兰盘连接、钢板连接及硫磺胶泥(砂浆)连接等等。
10、预制桩要求：
1)桩的表面平整无蜂窝，麻面深度不得超过15mm；
2)桩的棱角碰损深度应在10mm以内，其总长度不得大于50mm；
3)桩顶与桩尖均不得有蜂窝和碰损，桩身不得有钢筋露出；
4)PC桩不得有裂缝，钢筋砼桩桩身收缩裂缝宽度不得大于0.2mm
5)预制桩出场前应进行检验，出场时应具备出场合格检验记录。
三、沉入桩设备
施工方法：锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。
锤击沉桩：桩锤、桩架和动力装置
射水沉桩：水泵、水源、输水管、射水管
辅助设备：桩架、桩帽、送桩
四、沉入桩施工
1)锤击沉桩：一般适用于中密砂类土、粘性土。
2)射水沉桩：辅助其他方法。
3)振动沉桩：适用于砂质土、硬塑及软塑的粘性土和中密及较松散的碎、卵石类土。每一根桩的沉桩作业应一次完成。
4)静力压桩：采用静压力将桩压入土中，适用于高压缩性粘土或砂性较轻的亚粘土层。
五、试桩试验
正式打桩前，在设计桩位或附近地质相同的点，先打试桩。
1、静载试验桩：
目的：确定单桩承载力和荷载与位移的关系及动力关系校核。
方法：在试桩顶，按规定分级施加垂直荷载(1/10或1/15估算荷载）直至破坏为止(最后一级引起的沉降不超过前一级的５倍）,求得极限承载力除以安全系数２（临时建筑1.5）即得桩的容许承载力。
数目：除特大桥和地质复杂的中桥外一般只做冲击试验。
2、冲击试验：
目的：查有无“假极限”或“吸入”假现象，确定施工工艺和停桩标准。
方法：当一根桩打完后，经过几天休息，再用同样的锤击打一个阶段，检查复打后的沉入度(mm/击，分钟）与复打前的沉入度有无变化。
数目：不少于基桩的１％，且不少于两根。
吸入现象：粘性土，基桩周围的土壤受到震动和挤压，孔隙水一时留不出去，一部分聚在桩身表面形成一层水膜，起到润滑作用，降低土对桩的摩擦力，使沉入度增加。而休息后，水逐渐回到土中，恢复正常。
假极限现象：砂类土，因桩尖砂土受到震荡，暂时被挤压很紧，摩擦力增大，沉入度增加，休息后恢复正常。（中砂、粗砂：３昼夜；细砂、粘性土：６昼夜）
3、锤击沉桩的事故:
1)桩不下沉、桩身颤动、桩锤回跳：
多数通过，少数受阻：可能遇到孤石或基岩起伏。若不能够打碎则重打。
多数受阻：可能遇到坚硬的土夹层，砂夹层。
桩打入缓慢：说明锤的冲击能不够。
桩距太小，土被挤密。（设计）
处理：改用重锤或者配合射水
２)偏桩及歪桩：
原因：桩头、桩尖歪斜（制作不良）；一侧障碍，较陡斜面；
插打不正；逐排连续使土挤向一侧。
处理：入土不深，拉、顶矫正；入土较深或偏移较大，拔出重打，或补桩。
３)裂桩：
原因：桩质量不好，原来就有裂纹；打桩偏斜或偏心锤击。
处理：木桩：不大时，铁丝或钢箍加固；严重时锯掉或换桩重打。
钢筋砼桩：不严重，钢箍加固；或打到设计深度后安放钢筋笼灌注砼加固。
４)断桩：
原因：如裂桩
处理：发生在地面上：木桩锯掉接桩再打；
发生在土中：征兆是多时间内打不进去，又突然下沉且偏斜。（补桩）
５)桩急剧下沉并有倾斜、位移
遇软弱层、土洞、暗坑；桩被破坏锤击过重或者过高；接桩不垂直。
６)桩不下沉、桩身颤动、桩锤回跳
遇到树根、坚硬层；桩身过曲，接桩过长；落锤过高。
７)贯入度发生急剧变化；
８)桩周地面有严重隆起或下沉；
９)桩架发生偏斜或晃动；
１０)锤击过程中桩有上浮；
１１)桩身转动。
六、深水桩基施工
1、河流水浅时，可搭设施工便桥、便道、土岛和各种类型脚手架组成的工作平台，安置桩架并进行水中沉桩作业。
2、较宽阔的河中，可将桩安设在组合的浮体上或固定平台，亦可使用专用打桩船。
3、此外还可采用：
1)先筑围堰后沉基桩法：一般在水不深，桩基临近河岸时采用此法。
2)先沉基桩后筑围堰法：一般适用于较深的水中桩基。此法包括拼装导向围笼并浮运至墩位，抛锚定位，围笼下沉接高；在围笼内插打定位桩，下沉其余基桩，然后插打钢板桩，组成防水围堰；以及其后的吸泥、水下混凝土封底等等工序组成。
3)用吊箱围堰修筑水中桩基法：一般适用修筑深水中的高桩承台。悬吊在水中的套箱，在沉桩时用作导向定位，沉桩完后封底抽水，浇筑水中混凝土承台。

第四节、钻(挖