高速铁铁路梁明挖基础施工1

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9 9月月4 4日日一、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一、明挖基础的类型和结构地基与基础的基本概念：一、明挖基础的类型和结构一、明挖基础的类型和结构地基与基础的基本概念：一、明挖基础的类型和结构什么是明挖基础？什么是明挖基础？也叫扩大基础或直接基础，就是在原有地面直接开挖，修筑也叫扩大基础或直接基础，就是在原有地面直接开挖，修筑基础的一种基础类型基础的一种基础类型 。为什么要用明挖基础，它适用于哪些地质条件呢？为什么要用明挖基础，它适用于哪些地质条件呢？主要是主要是地质条件比较好地质条件比较好的工程中。的工程中。一、明挖基础的类型和结构优点：优点：开挖简便、需用机具少、便于组织快速施工、便于基底的检查开挖简便、需用机具少、便于组织快速施工、便于基底的检查和处理等优点；和处理等优点；只要经济上合理、技术上可行只要经济上合理、技术上可行,应优首选用明挖基础。应优首选用明挖基础。刚性基础指用砖、石、灰土、刚性基础指用砖、石、灰土、混凝土等混凝土等抗压强度大抗压强度大而抗弯、而抗弯、抗剪强度小的材料做基础抗剪强度小的材料做基础（受刚性角的限制）。用于（受刚性角的限制）。用于地基承载力较好、压缩性较地基承载力较好、压缩性较小的中小形民用建筑。小的中小形民用建筑。刚性基础刚性基础用用抗拉、抗压、抗弯、抗剪抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好均较好的钢筋混凝土材料做的钢筋混凝土材料做基础（不受刚性角的限制），基础（不受刚性角的限制），这样的就是柔性基础了。用这样的就是柔性基础了。用于地基承载力较差、上部荷于地基承载力较差、上部荷载较大、设有地下室且基础载较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑。埋深较大的建筑。柔性基础柔性基础 高速铁路桥梁浅基础所采用的材料为高性能混凝土，基础类型高速铁路桥梁浅基础所采用的材料为高性能混凝土，基础类型为刚性基础。为刚性基础。一、明挖基础的类型和结构 天然地基上的浅基础可以分为刚性基础和柔性基础。天然地基上的浅基础可以分为刚性基础和柔性基础。埋置深度不超过5m一、明挖基础的类型和结构（a a）柔性基础）柔性基础（b b）刚性基础）刚性基础图图1 1 明挖基础类型明挖基础类型保证桥梁不受冲刷和冻害的影响 刚性角（刚性角（rigid anglerigid angle），指墩、台底边缘与基底边缘的连线与竖），指墩、台底边缘与基底边缘的连线与竖直线的最大夹角。主要用于限制刚性基础宽高比来满足刚性角，在直线的最大夹角。主要用于限制刚性基础宽高比来满足刚性角，在设计中，应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角一致，以确保基设计中，应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角一致，以确保基础底面不产生拉力，最大限度地节约基础材料。础底面不产生拉力，最大限度地节约基础材料。天然地基上的浅基础通常基础埋深不超过5m 刚性基础的宽度大小应能使刚性基础的宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲拉应力所产生的基础截面弯曲拉应力和剪应力不超过基础施工材料的强度限值和剪应力不超过基础施工材料的强度限值。满足了这个要求，。满足了这个要求，就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角max，即称为刚性角。，即称为刚性角。一、明挖基础的类型和结构（3545）一、明挖基础的类型和结构施工方法无支护法明挖施工支撑法明挖施工喷射混凝土护壁法明挖施工土石围堰法明挖施工钢板桩围堰法明挖施工陆上地基开挖陆上地基开挖水中基础开挖水中基础开挖直挡板式、横挡板式直挡板式、横挡板式框式框式锚桩式锚桩式斜撑式斜撑式锚杆式锚杆式混凝土支护坑壁混凝土支护坑壁钢板桩、钢筋混凝土桩钢板桩、钢筋混凝土桩护筒护筒土石围堰土石围堰木笼围堰或竹笼围堰木笼围堰或竹笼围堰钢板桩围堰钢板桩围堰套箱围堰套箱围堰无支撑无支撑有支撑有支撑一、明挖基础的类型和结构二、无支护明挖基础施工无支撑基坑开挖边坡形式无支撑基坑开挖边坡形式无支撑基坑开挖边坡形式无支撑基坑开挖边坡形式二、无支护明挖基础施工1 1、施工机械及工艺装备、施工机械及工艺装备A.A.基坑开挖机械：基坑开挖机械：基坑开挖，根据地质情况可采取人工、半机基坑开挖，根据地质情况可采取人工、半机械和机械等开挖方法。基坑开挖机械常采用风动工具、单斗械和机械等开挖方法。基坑开挖机械常采用风动工具、单斗挖掘机等。挖掘机等。B.B.排水设备：排水设备：抽水机。抽水机。C.C.轻型井点设备：轻型井点设备：井点管（下管为滤管），集水总管、弯联管井点管（下管为滤管），集水总管、弯联管和真空泵。和真空泵。二、无支护明挖基础施工2 2、施工技术准备、施工技术准备(1)(1)基坑开挖前必需做好基坑开挖前必需做好施工测量施工测量，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横边线。中心和临时水准基点。同时还必须做好断面测量边线。中心和临时水准基点。同时还必须做好断面测量,放出基坑边桩放出基坑边桩,经核对无误后，方可施工；经核对无误后，方可施工；(2)(2)按照基坑施工要求，按照基坑施工要求，清除清除地面堆土及妨碍基坑开挖的地面堆土及妨碍基坑开挖的妨碍物妨碍物；对受；对受开挖影响的架空线和地下管线，应采取迁改或保护措施；开挖影响的架空线和地下管线，应采取迁改或保护措施；(3)(3)根据施工图标示的地质，水文资料并结合现场具体条件确定根据施工图标示的地质，水文资料并结合现场具体条件确定基坑开基坑开挖方案挖方案：开挖方法、放坡型式、机械设备、坑底尺寸、以及安全质量：开挖方法、放坡型式、机械设备、坑底尺寸、以及安全质量措施等；措施等；(4)(4)基坑开挖前还必须搞好基坑开挖前还必须搞好排水工作排水工作，应在基坑顶部边缘外四周挖好防，应在基坑顶部边缘外四周挖好防水排水沟拦截雨水。若基坑在凹处或河床中，为了排干积水，必须准水排水沟拦截雨水。若基坑在凹处或河床中，为了排干积水，必须准备足够的排水机具；备足够的排水机具；(5)(5)完成水通、电通、通信通、路通和场地平整的完成水通、电通、通信通、路通和场地平整的“四通一平四通一平”工作，工作，备妥基坑开挖的挖掘机械、运渣汽车、抽水机等设备。备妥基坑开挖的挖掘机械、运渣汽车、抽水机等设备。二、无支护明挖基础施工3 3、施工工艺、施工工艺(1)(1)测量放线测量放线 首首先先利利用用测测量量控控制制网网通通过过全全站站仪仪或或经经纬纬仪仪采采用用交交会会法法、偏偏角角法法或或支支线线法法等等方方法法定定出出墩墩、台台基基础础的的中中心心位位置置，然然后后在在中中心心点点位位上上安安置置全全站站仪仪或或经经纬纬仪仪，以以桥桥梁梁的的线线路路中中心心线线为为基基准准，放放出出桥桥梁梁墩墩台台的的纵纵横横向向中中线线。在在纵纵横横中中线线(+(+字字线线)的的每每端端至至少少各各设设置置两两个个以以上上的的方方向向控控制制桩桩并并护桩护桩。方向桩和护桩必须位于基坑开挖范围以外的可靠地点。方向桩和护桩必须位于基坑开挖范围以外的可靠地点。特特别别注注意意在在曲曲线线桥桥梁梁上上墩墩台台的的纵纵向向中中线线与与线线路路中中线线、两两端端不不等等跨跨时墩的横向中线与梁端缝中心因为施工图预留结构偏心而不重合。时墩的横向中线与梁端缝中心因为施工图预留结构偏心而不重合。最最后后，按按+字字线线测测设设基基坑坑开开挖挖边边线线，定定出出边边线线在在+字字线线上上及及交交角角处处的桩点的桩点，确定基坑开挖范围。确定基坑开挖范围。二、无支护明挖基础施工ABCDABCDabcdefgh0.51m桥位中线桥位中线基础横中线基础横中线其中：A、B、C、D为基坑顶部四角的边桩；A、B、C、D为基坑底部四角的边桩；a、b、c、d、e、f、g、h为基底边角。二、无支护明挖基础施工(2)(2)引截地表水引截地表水 基基坑坑开开挖挖之之前前，应应先先做做好好地地面面排排水水系系统统，在在基基坑坑顶顶外外缘缘四四周周应应向向外外设设置置排排水水坡坡或或设设置置防防水水墙墙，在在适适当当距距离离处处设设截截水水沟沟，应应采采取取防防止水沟渗水止水沟渗水的措施的措施，避免影响坑壁稳定。避免影响坑壁稳定。3 3、施工工艺、施工工艺二、无支护明挖基础施工(3)(3)基坑开挖基坑开挖3 3、施工工艺、施工工艺基坑开挖前应做好下列工作：基坑开挖前应做好下列工作：1)1)测定基坑测定基坑中心线中心线 、方向方向、高程高程；2)2)按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度和支护方案、按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度和支护方案、开挖范围和防、排水措施。开挖范围和防、排水措施。基坑可采用基坑可采用垂直开挖垂直开挖、放坡开挖放坡开挖、支撑加固支撑加固或或其他加固其他加固的开挖的开挖方法。在有方法。在有地面水淹没地面水淹没的基坑，可修筑围堰、改河、改沟、筑坝排的基坑，可修筑围堰、改河、改沟、筑坝排开地面水后再开挖基坑。开地面水后再开挖基坑。二、无支护明挖基础施工基坑底平面基坑底平面开挖尺寸开挖尺寸的确定：在的确定：在旱季无地下水旱季无地下水条件下，采用条件下，采用坑壁坑壁垂直垂直方法施工时，可按基础底面尺寸，直接利用方法施工时，可按基础底面尺寸，直接利用垂直坑壁垂直坑壁作基础混凝作基础混凝土灌筑的土灌筑的外模外模；需进行；需进行基坑排水基坑排水或或安装基础模板安装基础模板时，应按基础底面四时，应按基础底面四周周各加宽各加宽50-100cm50-100cm进行工艺设计，具体应结合模板安装和排水沟、集水进行工艺设计，具体应结合模板安装和排水沟、集水坑的设置方式。基底放样布桩和坑的设置方式。基底放样布桩和基坑土质基坑土质情况等因素计算确定。情况等因素计算确定。(3)(3)基坑开挖基坑开挖3 3、施工工艺、施工工艺(3)(3)基坑开挖基坑开挖3 3、施工工艺、施工工艺二、无支护明挖基础施工无支挡基坑坑壁开挖形式的选择有：无支挡基坑坑壁开挖形式的选择有：垂直坑壁垂直坑壁、斜坡和阶梯形斜坡和阶梯形坑壁坑壁、变坡度坑壁变坡度坑壁几种。几种。土类土类容许深度容许深度(m)(m)密实、中密的密实、中密的砂类土砂类土和和砾类土砾类土(充填物为砂类土充填物为砂类土)1.001.00硬硬塑塑、软软塑塑的低液限黏土的低液限黏土1.251.25硬塑、软塑硬塑、软塑的高液限黏土的高液限黏土、高高液限黏质土夹砂砾土液限黏质土夹砂砾土1.501.50坚硬的坚硬的高液限黏土高液限黏土2.002.00(3)(3)基坑开挖基坑开挖3 3、施工工艺、施工工艺二、无支护明挖基础施工表表1 1：无支护开挖垂直坑壁容许深度：无支护开挖垂直坑壁容许深度粘性土的物理状态粘性土的物理状态粘性土的物理状态：粘性土的物理状态：粘性土按含水多少划分为粘性土按含水多少划分为固态固态、半固态半固态、塑态塑态、液态液态 四种物理状态四种物理状态什么是硬塑？软塑？粘性土的稠度及可塑性粘性土的稠度及可塑性稠度：稠度：反映粘性土的软硬、干湿程度，可粗略反映土体的强度反映粘性土的软硬、干湿程度，可粗略反映土体的强度。稠度状态