高速铁路桥梁明挖基础施工4

高速铁路桥涵施工与维护高速铁路桥涵施工与维护Chap3 Chap3 明挖基础施工明挖基础施工20192019年年1010月月1 1日日1 1、明挖基础施工的开挖方式有哪些？怎样选择？、明挖基础施工的开挖方式有哪些？怎样选择？2 2、土石围堰的种类和其各自的适用范围？、土石围堰的种类和其各自的适用范围？3 3、基坑排水降水的主要方法有哪些？其各自适用于什么、基坑排水降水的主要方法有哪些？其各自适用于什么情况？情况？复习：复习：一、桥梁基础施工的重要性一、桥梁基础施工的重要性 基础作为桥梁结构物的一个重要组成部分，它起着支承桥基础作为桥梁结构物的一个重要组成部分，它起着支承桥跨结构，保持体系稳定，把上部结构、墩台自重及车辆荷载传跨结构，保持体系稳定，把上部结构、墩台自重及车辆荷载传递给地基的重要作用。递给地基的重要作用。二、桥梁基础的一般形式二、桥梁基础的一般形式 桥梁的常用基础形式有桥梁的常用基础形式有明挖基础明挖基础、钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础、桩基础桩基础、沉井基础沉井基础、地下连续墙基础地下连续墙基础、组合式基础组合式基础等，其中明等，其中明挖基础、桩基础、组合式基础应用最为广泛，本课程将详细介挖基础、桩基础、组合式基础应用最为广泛，本课程将详细介绍绍明挖基础明挖基础和和桩基础桩基础。前言明挖基础的类型和结构无支护明挖基础施工支撑法明挖基础施工喷射混凝土护壁法基坑明挖施工土石围堰法明挖基础施工钢板桩围堰施工永久性构筑物：永久性构筑物：可用可用于码头、挡土墙、防洪堤等于码头、挡土墙、防洪堤等；临时性构筑物：临时性构筑物：可用可用于防洪断流、建桥围堰以及市政基础于防洪断流、建桥围堰以及市政基础设施工程中的挡水、挡土墙等设施工程中的挡水、挡土墙等；抗洪抗洪抢险抢险方面：方面：可用可用于防洪和防止塌方、塌陷、流砂等用于防洪和防止塌方、塌陷、流砂等用途。途。一、钢板桩围堰一、钢板桩围堰高强高强轻质轻质隔水性好隔水性好使用寿命长使用寿命长安全性高安全性高环保效果显著环保效果显著施工简单施工简单适用范围砂类土、粘性土、碎石土和风化岩石等工程砂类土、粘性土、碎石土和风化岩石等工程地质差的河床。（地质差的河床。（水深水深515m515m的情况）的情况）优点高强、轻质、隔水性好、使用寿命长、安全高强、轻质、隔水性好、使用寿命长、安全性高性高、对空间要求低、环保效果显著、对空间要求低、环保效果显著。施工简单、工期短、可重复使用、建设费。施工简单、工期短、可重复使用、建设费用低。用低。（一）、（一）、钢板板桩的的类型型1、常、常规类型（型（U型、帽型、直型、帽型、直线板式）板式）2、组合型合型组合型钢板桩主要是利用钢板桩与钢板桩、钢板、型钢或钢管组成组合体，共同作用，主要增强围堰抗弯刚度及整体稳定性。钢板桩与H型钢组合体钢板桩与钢管组合体钢板桩与钢板桩组合体钢板桩与钢板组合体3、变异型异型变异型钢板桩围堰有多种，其中锁扣钢管桩围堰就是其中变异型钢板桩围堰有多种，其中锁扣钢管桩围堰就是其中一种，下面做一下简单介绍。一种，下面做一下简单介绍。锁扣钢管桩围堰锁扣钢管桩围堰是以带锁口的钢管代替钢板桩，结构上可是以带锁口的钢管代替钢板桩，结构上可视作双壁钢围堰视作双壁钢围堰“化整为零化整为零”。钢管桩截面模量大，抗弯能力。钢管桩截面模量大，抗弯能力强，简化围堰内支撑体系，方便施工；钢管桩的刚度和稳定性强，简化围堰内支撑体系，方便施工；钢管桩的刚度和稳定性好，可采用强制下沉方式。综合了钢板桩围堰和双壁钢围堰的好，可采用强制下沉方式。综合了钢板桩围堰和双壁钢围堰的结构特点，更适合在深基坑及有地下障碍物处使用。结构特点，更适合在深基坑及有地下障碍物处使用。形状4、国内常用的、国内常用的钢板板桩为拉森式槽型拉森式槽型截面性能在国内桥梁届的常用钢板桩类型为FSP-拉森型5、接、接头及及锁口口常用的接头角桩有c型、z型、r型、m型，特殊形状应现场加工锁口的基本形式有三种（阴阳锁口、环形锁口、套型锁口），还有由这三种锁口演变而成的其他形式的锁口打钢板桩通常采用的桩锤包括柴油锤、蒸汽锤、落锤和振动锤。但在人口密集的城市中，为避免噪音和对其周围建筑的损害，往往采用低噪音、低振动的方法如液压锤和静压法。在施工过程中，应采用型钢导向架来控制钢板桩的位置。（二）、钢板桩施工机械和附属设备（二）、钢板桩施工机械和附属设备1 1、打桩的分类和应用、打桩的分类和应用打桩方法的分类和应用锤击法振动法静压法柴油锤蒸汽锤液压锤落锤振动锤液压静压机液压静压机配合钻土机工作原理蒸汽带动活塞循环运转造成桩锤强制下落蒸汽带动活塞循环运转造成桩锤强制下落液压带动活塞循环运转造成桩锤强制或自由下落通过卷扬机使桩锤因自重而自由下落桩锤的上下振动力通过液压装置将相连的桩压入液压产生压紧力适用的钢板桩类型所有类型所有类型所有类型所有类型所有类型所有类型所有类型各种打桩方法的特点锤击法振动法静压法柴油锤蒸汽锤液压锤落锤振动锤液压静压机液压静压机配合钻土机地质条件软粘土不合适不合适不合适合适合适合适合适粘土合适合适合适合适合适合适合适砂土合适合适合适不合适合适合适合适硬粘土可以可以可以不合适可以不合适可以施工条件设施规模大大大小大中大噪声大大中中中小小振动大大大中大小小耗能大大大小大中中施工速度快快快慢慢中中优点工作效率高打桩力可调打桩力可调打桩力可调；打桩设备简单打桩和拔桩均可低噪音、低振动；打桩和拔桩均可低噪音、低振动；打桩和拔桩均可缺点噪音和振动较大；润滑油飞散噪音和振动较大振动较大工作效率低噪音和振动较大工作效率低工作效率低2 2、锤击法、锤击法锤击法由于效率高、振动噪音大，多用于野外及港口3 3、振动法、振动法振动法概述振动锤产生振动力，带动钢板桩上下振动打入土层。因为没有冲击力，桩头不会受到损害，打桩效率很高，打桩和拔桩均适用。振动法分电动型和液压型两种。由于需要较大的瞬时电流，电动型需要大型的设备。液压型需要专用装置。现已研制出低噪音、低振动型的机具并已投入实际应用。当土质较硬，采用振动锤很难打入时，可与高压喷水装置一起配合使用。振动锤功率的选择电动型振动锤液压型振动锤4 4、静压法、静压法静压法概述静压法概述液压装置液压装置通过固定已打入钢板桩而受到反力作用，同时通过固定已打入钢板桩而受到反力作用，同时抓握住钢板桩的中部将钢板桩压入土中（见照片）。抓握住钢板桩的中部将钢板桩压入土中（见照片）。打桩机体型小，而且不需要起重机，但吊运钢板桩时需打桩机体型小，而且不需要起重机，但吊运钢板桩时需单独使用起重机。单独使用起重机。可以实现打桩时的可以实现打桩时的低噪音、低振动低噪音、低振动。当土质较硬，仅用压桩机很难打入时，可与当土质较硬，仅用压桩机很难打入时，可与高压喷水装高压喷水装置置一起配合使用。一起配合使用。静压桩静压桩适用于人口密集的城市及临近保护性建筑物的作适用于人口密集的城市及临近保护性建筑物的作业场所，静压法有位置准确、垂直度好、不扭转、无噪音、业场所，静压法有位置准确、垂直度好、不扭转、无噪音、无污染、安全性高等优点，缺点是工作效率低。无污染、安全性高等优点，缺点是工作效率低。与高压喷水装置配合使用的静压法与高压喷水装置配合使用的静压法配合使用高压喷水装置使打桩效率更高。在施工现配合使用高压喷水装置使打桩效率更高。在施工现场，需要采用空气压缩机来产生高压水力。高压喷水装场，需要采用空气压缩机来产生高压水力。高压喷水装置的布置如下所示。置的布置如下所示。高压喷水装置的标准布置由于土方回填产生的土压力可能导致钢板桩前斜，因此在有些情况下，打桩定位轴线应向陆地一侧偏移510cm。打桩定位轴线确定后，可在现场设置打桩的起始点和终点，而定位轴线的观察点设置在其延长线上。当打桩定位轴线设置在水上时，有必要安装临时脚手架或看台用来观测。（三）、安装与打桩方法（三）、安装与打桩方法1 1、打桩定位轴线的设置、打桩定位轴线的设置陆上打桩作业的导向架2 2、导向架、导向架陆上打桩作业常用夹紧式导向架（即双面围檩支架）。在平行于钢板桩墙定位轴线的两边，每隔24m 打入一个导桩，并在导桩与钢板桩之间附上导梁。导向架和导梁常用H型钢。水上打桩作业水上打桩作业的导向架平面示意图立面示意图临时导向钢板桩临时导向框架临时导向框架3 3、钢板桩安装、钢板桩安装安装准备安装准备通常情况下，为了吊运钢板桩，需要在钢板桩顶以通常情况下，为了吊运钢板桩，需要在钢板桩顶以下下10cm 10cm 处的中心位置用气割等方法割开一个洞，洞的直处的中心位置用气割等方法割开一个洞，洞的直径约为径约为5cm5cm。当吊运钢板桩时，需将吊线和钢板桩用钩环。当吊运钢板桩时，需将吊线和钢板桩用钩环牢固地连接起来。牢固地连接起来。钢板桩的下部要束上足够的绳子，以钢板桩的下部要束上足够的绳子，以确保其在吊装时不会剧烈晃动。确保其在吊装时不会剧烈晃动。钢板桩安装准备安装安装因因第一根桩第一根桩为后续桩的为后续桩的基准桩基准桩，所以需要仔细安装，并用，所以需要仔细安装，并用经纬仪等确定其正确的位置且没有倾斜。钢板桩不应斜着拖拉，经纬仪等确定其正确的位置且没有倾斜。钢板桩不应斜着拖拉，以免安装作业过程中节点发生扭转和损坏。以免安装作业过程中节点发生扭转和损坏。通常采用通常采用卡板卡板来防止钢板桩安装作业过程中的移动和转动。来防止钢板桩安装作业过程中的移动和转动。应确认钢板桩已打入土中一定深度而不倒塌。当钢板桩之间的锁应确认钢板桩已打入土中一定深度而不倒塌。当钢板桩之间的锁扣连接作业需要在高处完成时，应确保工人的安全。扣连接作业需要在高处完成时，应确保工人的安全。钢板桩的安装打钢板桩打钢板桩钢板桩打入方法分为单桩打入法和复式打入法钢板桩打入方法分为单桩打入法和复式打入法，复式，复式打入法又称屏风式打入法。打入法又称屏风式打入法。单桩打入法单桩打入法是指将是指将1 1 或或2 2 根桩插打至正确位置，然后根桩插打至正确位置，然后打至最终深度，如此重复直至最后一根桩打完。此法的打至最终深度，如此重复直至最后一根桩打完。此法的优优点点是所需桩锤的功率较小，是所需桩锤的功率较小，缺点缺点是钢板桩可能容易发生倾是钢板桩可能容易发生倾斜、扭转或曲折。斜、扭转或曲折。屏风式打入法屏风式打入法是指首先将是指首先将202030 30 根桩打入足够的深根桩打入足够的深度，使它们不需要导向架也能立稳，然后先在桩墙两端打度，使它们不需要导向架也能立稳，然后先在桩墙两端打入入1 12 2 根桩，再将中间的桩也打入相同深度。重复以上操根桩，再将中间的桩也打入相同深度。重复以上操作，将整个打桩工作分几次完成，最后将全部钢板桩打至作，将整个打桩工作分几次完成，最后将全部钢板桩打至最终深度。每次打桩的入土深度应限在最终深度。每次打桩的入土深度应限在2 23m 3m 内。内。屏风式屏风式打入法的打入法的缺点缺点是需要使用大型机具，且需要多次移动打桩是需要使用大型机具，且需要多次移动打桩机，因此作业任务繁重。机，因此作业任务繁重。但此法适用于打桩精度要求较高但此法适用于打桩精度要求较高的工程，因它可以阻止钢板桩的倾斜、扭转和曲折。的工程，因它可以阻止钢板桩的倾斜、扭转和曲折。屏风式打入法钢板桩围堰的形状应符合实际施工需要，一般有矩形，钢板桩围堰的形状应符合实际施工需要，一般有矩形，多边形及圆型，分单层围堰与双层围堰。多边形及圆型，分单层围堰与双层围堰。当钢板桩围堰内土方开挖或排水深度较大时，应随着土当钢板桩围堰内土方开挖或排水深度较大时，应随着土方开挖或排水深度的增加逐层安装方开挖或排水深度的增加逐层安装围囹围囹和和支撑支撑。围囹多采用。围囹多采用工字钢、槽钢或工字钢、槽钢或H H型钢，支撑多采用钢管。围囹和支撑的层数、型钢，支撑多采用钢管。围囹和支撑的层数、间距、位置以及钢材的选用应通过力学计算确定。间距、位置以及钢材的选用应通过力学计算确定。若采用若采用圆形圆形钢板桩围堰，围堰直径较小的情况下，围堰钢板桩围堰，围堰直径较小的情况下，围堰内部可只安装围囹，不安装支撑，相应