一级建造师2011年桥梁工程讲义1-4.ppt
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1、一级建造师铁路工程管理与实务精讲班主讲老师:张保俭1C414000 铁路桥涵工程本节概述 本章内容主要介绍了桥梁基础的施工方法及要求,铁路桥梁墩台、高墩施工方法及施工要求,铁路桥梁梁部施工方法,铁路营业线施工方法及施工防护措施,铁路涵洞的施工方法。本章属于铁路建设的重点内容,随着铁路建设中桥梁比例的不断增加,一级建造师考试中桥梁分数也有所增加。每年考试内容涉及此部门的占得分数30-40分之间。1C414000 铁路桥涵工程图2.7.1 桥梁的主要构成部分下部结构基础桥墩基础1C414000 铁路桥涵工程复习要点1掌握桥梁基础的特点2掌握扩大基础施工方法3掌握桩基础施工方法4掌握沉井基础施工方法
2、5掌握桩基承台施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414011 掌握扩大基础施工方法扩大基础包括配筋或不配筋的条形基础和单独基础。无筋扩大基础常用的有:混凝土基础、片石混凝土基础等。钢筋混凝土扩大基础的抗弯和抗剪性能良好,可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载下使用。扩大基础施工分为开挖与模筑两大步序。基坑开挖可分为无护壁基坑开挖、有护壁基坑开挖和围堰基坑开挖三种方法。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法图2.7.14 刚性扩大基础示意图一、无护壁基坑开挖 无护壁基坑的开挖方式可采用垂直开挖、放坡开挖;开挖作业方法有人工开
3、挖、机械开挖、钻爆开挖。1.垂直开挖的坑壁条件:土质湿度正常,结构均匀。对松软土质基坑深度不超过0.75m;中等密度(锹挖)的不超过1.25m;密实(镐挖)的不超过2.0m。1C414010 铁路桥梁基础施工方法2.放坡开挖的基坑,基坑平面尺寸应按基础大小每边加宽0.30.6m。放坡的坡度应根据基坑土质和基坑顶缘有无荷载确定。3.基坑开挖施工方法:一般小桥人工开挖;大、中桥采用机械施工或半机械施工的方法,对于入岩部分钻爆作业开挖。4.基坑边坡的稳定措施:当开挖的基坑地质不良,地下水较多时降水措施与插打防护桩共同结合形成综合稳定措施1C414010 铁路桥梁基础施工方法二、有护壁基坑开挖通常在下
4、列情况下可采用支撑加固坑壁:1)由于基坑开挖而影响附近建筑物,不能放坡开挖者;2)基坑为不稳定的含水土壤,放坡开挖无法保持边坡稳定者;3)较深基坑采用放坡开挖不经济者1C414010 铁路桥梁基础施工方法 护壁基坑通常分为横、竖挡板支撑,钢(木)框架支撑,喷射混凝土护壁和现浇混凝土护壁支撑。1.横、竖挡板支撑、钢(木)框架支撑采用挡板支撑时,应根据土质进行验算。横、竖挡板支撑、钢(木)框架支撑施工方法:根据坑壁的土质情况,确定采用一次开挖或分段开挖的方法,每次开挖的深度不宜超过1.5m。施工完毕拆除支撑时,应自下而上分段进行。1C414010 铁路桥梁基础施工方法安全:1)坑壁支撑应选用质量良
5、好的结实木材。2)施工中应随时检查,发现变形及时加固或更换。3)用机械提升出土时,要防止支撑被碰撞,应在升降机四侧加设垂直护板。1C414010 铁路桥梁基础施工方法2.喷射混凝土护壁 喷射混凝土护壁适用于稳定性好、渗水量少的基坑。基坑的深度应按地质条件决定,但不宜超过10m。喷射混凝土厚度根据地质和渗水情况决定。喷射混凝土护壁的施工方法:在基坑口挖环形沟槽,浇筑混凝土坑口护筒,护筒深一般 为 1.0 1.5m,护筒浇筑35天后从 中 心 向 外开 挖,每 次挖深约0.51.5m清理坑壁后,随即 喷 射 混凝土 护 壁,挖一 节 喷 一节直 至 设 计深度1C414010 铁路桥梁基础施工方法
6、3.现浇混凝土护壁对于开挖时间长、地质不良、需要加强护壁的基坑采取现浇混凝土护壁。混凝土护壁除流砂及呈流塑状态的黏性土外,适用于各类土的开挖防护。混凝土护壁应自上而下,随挖随护,逐层浇筑,顶层应一次整体浇筑,顶层以下各层分段开挖浇筑。上下层混凝土纵向接缝应相互错开。分层高度以垂直开挖面不坍塌为原则,顶层高度宜为2m,以下每层高1.01.5m。护壁混凝土的开挖面应均匀分布、对称开挖和及时支模浇筑。1C414010 铁路桥梁基础施工方法三、围堰开挖基坑围堰通常分为土围堰、土袋围堰和钢板桩围堰。1.基坑围堰的一般要求:围堰的顶面宜高出施工期间可能出现的最高水位0.5m;对于河流断面被围堰压缩而引起的
7、冲刷,应有防护措施;围堰应做到防水严密,减少渗漏;围堰内面积应满足基础施工的需要;围堰应满足强度、稳定性的要求;2.土围堰适用于水深在2m以内、流速小于0.3m/s、冲刷作用很小且河床为渗水性较小的土。1C414010 铁路桥梁基础施工方法3.土袋围堰适用于水深不大于3m、流速小于1.5m/s、河床为渗水性较小的土。4.钢板桩围堰适用于深水基坑,河床为砂类土、黏性土、碎石土及风化岩等地层。钢板桩平面一般采用为圆形、矩形和圆端形。钢板桩围堰的施工程序:钢板桩整理围囹的设置围囹安装钢板桩的插打和合龙。1C414010 铁路桥梁基础施工方法5.基坑开挖与封底:围堰成功后才可在围堰内进行泥土开挖,开挖
8、方式分有水开挖和无水开挖,开挖方法有冲抓法开挖、人力开挖、冲吸法开挖。开挖至承台底一定位置后,采用导管法进行水下混凝土封底。为后续的桩头处理、钢筋绑扎和承台模筑提供作业面条件。1C414010 铁路桥梁基础施工方法例题:土袋围堰适用于水深()的土。A.不大于2m、流速小于1.5ms、河床为渗水性较大 B不大于2m、流速小于1.8ms、河床为渗水性较大C不大于3m、流速小于1.5ms、河床为渗水性较小D不大于3m、流速小于1.8ms、河床为渗水性较小答案:C1C414010 铁路桥梁基础施工方法例题:喷射混凝土护壁适用于()的基坑。A.稳定性不好、渗水量少 B稳定性不好、渗水量多C稳定性好、渗水
9、量少 D.稳定性好、渗水量多答案:C1C414010 铁路桥梁基础施工方法四、基坑基底的处理方法1.岩层基底应清除岩面松碎石块、淤泥、苔藓,凿出新鲜岩面,表面应清洗干净。倾斜岩层,应将岩面凿平或成台阶。易风化的岩层基底,应按基础尺寸凿除已风化的表面岩层。2.碎石类及砂土类土层基底承重面应修理平整。3.黏性土层基底修整时,应在天然状态下铲平,不得用回填土夯平。必要时,可向基底回填10cm以上厚度的碎石,碎石层顶面不得高于基底设计高程。4.泉眼可用堵塞或排引的方法处理。1C414010 铁路桥梁基础施工方法例题:处理基坑基底时,黏性土层基底修整应在天然状态下铲平,不得用回填土夯平。必要时,可向基底
10、回填()以上厚度的碎石,碎石层顶面不得高于基底设计高程。A5cm B10cmC15cm D20cm答案:B1C414010 铁路桥梁基础施工方法五、基础模筑方法模筑是最基本的建造方法,对于扩大基础,其主要施工方法如下:1.模板安装2.钢筋骨架绑扎3.混凝土浇筑4.混凝土养生与拆模1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414012 掌握桩基础施工方法按施工方法的不同,桩基础可分为预制桩和浇筑桩两大类。桩的质量检验有:开挖检查、抽芯法、声波检测法、动测法和静载压桩试验等。铁路桥梁中采用的桩基础可分为沉桩基础、钻孔桩基础、挖孔桩基础和管桩基础。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C41401
11、0 铁路桥梁基础施工方法承台桩群IIII一、沉桩基础(一)沉桩的分类 沉桩按照其施工方法可分为:锤击沉桩、锤击沉桩辅以射水、振动沉桩、振动沉桩辅以射水、单纯射水沉桩以及静力压桩等。沉桩按照其材质可分为木桩、钢筋混凝土桩以及钢桩,目前我国主要使用预应力混凝土桩以及少量钢桩。钢筋混凝土桩可制成方形、圆形、三角形以及多边形。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法(二)沉桩设备沉桩设备包括:桩锤、射水设备、桩架以及辅助设备。(三)沉桩施工的施工顺序沉桩施工的一般工序为:施工准备布设脚手架及桩架走道立桩架或安设吊机和导向设备准备并布置好沉桩机具及起吊设备桩位放样桩架
12、对位吊桩插桩锤击或振动下沉到设计位置桩基试验凿除桩头。1C414010 铁路桥梁基础施工方法(四)沉桩施工要点1锤击沉桩锤击沉桩应采用与桩和锤相适应的弹性衬垫。锤击沉桩开始时应用较低落距,并在两个方向观察其垂直度;当入土达到一定深度,确认方向无误后,再按规定的落距锤击。坠锤落距不宜大于2m;单打汽锤落距不大于1m;柴油锤应使锤芯冲程正常。1C414010 铁路桥梁基础施工方法 钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩,在预计或有迹象进入软土层时,应改用较低落距锤击;当落锤高度已达到规定最大值,每击贯入度小于或等于2mm时,应立即停锤。但沉锤深度还未达设计要求时,应查明原因,采用换锤或辅以射水等措施。1C4
13、14010 铁路桥梁基础施工方法 桩尖位于硬塑及半干硬状态的黏性土、碎石土、中密状态以上的砂类土或风化岩层上时,根据贯入度的变化和工程地质资料,贯入度符合要求时,可以停锤。桩尖设计位于一般土层时,以桩尖设计高程控制为主,贯入度为辅。水上沉桩,可用固定平台、浮式平台或打桩船进行。有潮汐的水域,宜用固定平台或专用打桩船施工。1C414010 铁路桥梁基础施工方法如采用专用打桩船施工,当波浪超过2级、流速大于1.5m/s或风力超过5级时,均不宜沉桩;当其他船舶通过施工区,船行波影响打桩船稳定性时,应暂停沉桩。严禁在已沉好的桩上系缆。1C414010 铁路桥梁基础施工方法2射水锤击沉桩在砂类土、碎石类
14、土层中沉桩宜用射水锤击沉桩,以射水为主锤击配合;在黏性土、粉土中使用射水锤击沉桩时,应以锤击为主;在射水锤击沉桩中,当桩尖接近设计高程时,应停止射水进行锤击或振动下沉,使桩尖进入未冲动的土中。停止射水的桩尖高程,距设计高程不得小于2m。钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩用射水锤击沉桩时,应用较低落距锤击。1C414010 铁路桥梁基础施工方法3振动沉桩 振动沉桩在选锤或换锤时,应验算振动上拔力对桩身结构的影响。振动沉桩在插桩后宜先靠桩及振动锤的自重,使之沉入土中,待桩身入土达一定深度确认稳定后再振动下沉。1C414010 铁路桥梁基础施工方法二、钻孔桩基础(一)钻孔桩施工设备钻孔桩成孔的方法可分为冲
15、击钻孔、迴转钻孔和旋挖钻孔。冲击钻机主要适用于卵(漂)石土、岩层中钻孔。按照泥浆的循环方式,冲击钻又可分为冲击正循环钻和冲击反循环钻。迴转钻孔可分为正循环迴转钻孔、反循环迴转钻孔。其特点是泥浆循环方式不同,压入泥浆为正循环,抽吸泥浆为反循环。1C414010 铁路桥梁基础施工方法正循环适用于黏土,粉土,细、中、粗砂等各类土层;反循环适用于黏性土、砂性土、砂卵石和风化岩层,但卵石粒径不得超过钻杆内径的2/3,且含量不大于20%。旋挖钻机适用于砂性土、砂卵石和风化岩层。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法1234567(a)73891045(b)(a)正循环
16、排渣;(b)反循环排渣 1钻杆;2送水管;3主机;4钻头;5沉淀池;6潜水泥浆泵;7泥浆泵;8砂石泵;9抽渣管;10排渣胶管 1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法(二)钻孔桩施工要点1清孔浇筑水下混凝土前,应测量沉渣厚度,柱桩一般不大于10cm,摩擦桩不大于30cm。抽渣法吸泥法换浆法抽渣法适用于冲击、冲抓成孔的摩擦桩或不稳定地层,终孔后用抽渣筒清孔吸泥法适用于岩层和密实不易坍塌的土层换浆法适用于正循环钻机,换浆时间以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度1C414010 铁路桥梁基础施工方法2水下混凝土的浇筑 钻孔桩水下混凝土采用竖向导管法。在浇筑
17、前,将导管下端下放到距孔底渣0.30.5m为宜。混凝土的初存量应保证首批混凝土浇筑后,使导管埋入混凝土的深度不小于1.0m。混凝土的坍落度以1822cm 为宜。每根桩混凝土的浇筑应尽量控制在8h内,每小时的浇筑高度宜不小于10m。一经浇筑,应连续进行,中途任何原因中断浇筑时间不得超过30分钟。1C414010 铁路桥梁基础施工方法 导管埋入混凝土中的深度任何时候不得小于1m,一般控制在24m。在浇筑桩无钢筋段的混凝土时应尽量加快,当孔内混凝土面接近钢筋笼时,应保持较深的埋管,放慢浇筑速度,当混凝土面升入钢筋笼12m后,应减少导管埋深。浇筑标高应高出桩顶设计标高1.0m。1C414010 铁路桥
18、梁基础施工方法三、挖孔桩基础1挖孔桩的适用地质条件 挖孔桩基础适用于无地下水或有少量地下水的土层和风化软质岩层。2同一墩台挖孔桩的施工顺序 同一墩台各桩开挖顺序,可视地层性质、桩位布置及间距而定。桩间距较大、地层紧密不需爆破时,可对角开挖,反之宜单孔开挖。若桩孔为梅花式布置时,宜先挖中孔,再开挖其他各孔。1C414010 铁路桥梁基础施工方法3通气设备设置要点 挖孔时,必须采取孔壁支护。孔内应经常检查有害气体浓度,当二氧化碳浓度超过0.3%、孔深超过10m时,均应设置通风设备。1C414010 铁路桥梁基础施工方法4孔内爆破 孔内爆破应采用浅眼爆破。炮眼深度,硬岩层不得超过0.4m,软岩层不得
19、超过0.8m;装药量不得超过炮眼深度的1/3。孔内爆破应采用电引或导爆管起爆。爆破前,对炮眼附近的支撑应采取防护措施。护壁混凝土强度尚未达到2.5MPa时,不宜爆破作业。放炮后,施工人员下井前,应事先测定孔底有无毒气,如有毒气,应迅速排除。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法四、管桩基础1管桩基础的适用条件管桩基础可适用深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下,不宜修建其他类型基础时,均可采用。1C414010 铁路桥梁基础施工方法2管桩的类型 目前我国铁路桥梁施工中,管桩主要有钢筋混凝土管桩、预应力管桩和钢管桩三种。钢筋混凝土管桩适用于入土深度
20、不大于25m,下沉所用振动力不大的条件,其制造工艺和设备比较简单。预应力管桩下沉深度可超过25m,能经受较大振动荷载或施工振动,其管壁抗裂性较强,但工艺比较复杂,需要张拉设备等。钢管桩制造设备较为简单,下沉速度也较同直径的其他管桩快,但用钢材较多,造价比预应力管桩高。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法3管桩内除土管桩内除土应根据土层、管桩入土深度及施工具体条件,选取适宜除土方法。对黏性土、粉土宜采用抓泥斗,对砂类土宜用空气吸泥机。1C414010 铁路桥梁基础施工方法4管桩下沉允许偏差倾斜度的允许偏差:当垂直管桩需要钻岩时为1;不需要钻岩时为2;单排管
21、桩无论钻岩与否,各管桩在顺桥方向的倾斜度为1,且倾斜角度不宜为同向。位移的允许偏差:在岸滩上用导向结构下沉的管桩群顶面中心,顺桥与横桥两方向的允许偏差均为15cm,当导向结构靠水上锚碇设备施工时,其允许偏差为25cm。顺桥向为单排管桩时,顶面中心在顺桥向的允许偏差岸滩上为10cm;当导向结构靠水上锚碇设备定位施工时为15cm。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414013 掌握沉井基础施工方法 当上部荷载较大、基础需要埋置较深时可采用沉井基础。采用沉井基础的优点是:它本身刚度大,有较大的横向抗力,抗震性能可靠;所需机具设备简单,施工简便,当一座桥有大量基础时,可全面开工,缩短工期,有利
22、于在大、中桥中使用。1C414010 铁路桥梁基础施工方法按照沉井的形状分类,沉井可分为圆形沉井、矩形沉井、圆端形沉井。按照沉井的建筑材料分类,沉井可分为无筋混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢沉井,钢筋混凝土沉井。按照沉井的施工方法分类,沉井可分为一般沉井、浮式沉井。最常用的钢筋混凝土沉井一般由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管和探测管、封底混凝土、顶盖等部分组成。1C414010 铁路桥梁基础施工方法1C414010 铁路桥梁基础施工方法81234567图1 沉井构造1 人孔 2 取土井 3 顶盖 4 凹槽 5 井壁 6 内隔墙 7 刃脚 8 封底沉井低节填砂水面抓泥土钢板桩 围堰沉井逐节接高
23、墩身顶盖水下封底混凝土1C414010 铁路桥梁基础施工方法沉井按照制造就位方式分为原位浇筑下沉沉井和预制浮运沉井。一、原位浇筑沉井1.原位浇筑沉井多采用混凝土或钢筋混凝土沉井,筑岛立模浇筑混凝土后,原位挖土下沉。2.原位浇筑沉井的施工工序:施工准备筑岛铺垫安装钢刃角支排架及底模板支立井孔模板绑扎钢筋立外模浇筑底节混凝土、养护抽垫木下沉(沉井接长)到设计位置清理基底封底填芯、浇盖板。1C414010 铁路桥梁基础施工方法3.原位浇筑沉井施工要点:(1)在浅水中或可能被水淹没的旱地应筑岛制作沉井;在旱地可在整平夯实的地面上制作沉井;当地下水位低、土质较好时可先开挖基坑至地下水位以上适当高程制作沉
24、井。(2)制作沉井处的地面及岛面承载力应符合设计要求。1C414010 铁路桥梁基础施工方法(3)筑岛的尺寸应满足沉井制作及抽垫等施工要求。无围堰筑岛护道宽度不宜小于2m,临水面坡度可采用12。有围堰的筑岛,确定护道高度时,应满足沉井重量等荷载对围堰所产生的侧压力的要求。(4)筑岛材料应用透水性好、易于压实的土(砂类土、砾石、较小的卵石)且不应含有影响岛体受力及抽垫下沉的块体(包括冻块)。(5)岛面应比施工水位高出0.5m以上。在斜坡上或靠近堤防两侧筑岛时,应采取防止滑移的措施。1C414010 铁路桥梁基础施工方法二、预制浮运沉井1.沉井的施工工序沉井的施工工序:施工准备预制起吊、滑道下水浮
25、运到位悬浮状态下接高及下沉精确定位下沉接高再下沉到设计位置清理基底封底填芯、浇盖板。1C414010 铁路桥梁基础施工方法2.沉井制作要点底节沉井:应作渗透试验,水头宜接近设计水头。当对整个沉井作渗漏试验有困难时,应对焊缝作渗漏检查,合格后方可下水。3.沉井接高施工要点围堰双壁间各隔舱的灌水量应调节,或调节气筒内气量,将沉井调平。前一节沉井顶面应高出水面1.5m以上(指接高一节后)。当接高单壁或双壁沉井时,应对焊缝作渗漏检查。1C414010 铁路桥梁基础施工方法三、沉井基础的下沉对于稳定且渗水量不大的土层中可采用排水开挖下沉。对于不排水开挖的沉井一般采用抓泥、吸泥、射水交替或联合作业。沉井下
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