道路与桥梁施工技术第4章桥梁施工技术课件.ppt
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1、 4.1 概述 4.2 施工准备 4.3 桥梁基础施工技术 4.4 桥梁下部构造施工技术 4.5 桥梁上部构造施工技术 4.6 桥面及附属工程施工技术 4.1.1 基本概念 4.1.2 桥梁施工与各种因素的关系 4.1.3 施工方法的选择桥梁是供车辆及行人跨越障碍(河流、海湾、湖泊、山谷或建筑等)的人工构筑物,是线路上的关键节点,是交通网络的重要组成部分。桥梁的建设一般要经过规划、工程可行论证、勘察、设计和施工等几个阶段。桥梁施工主要包括:施工方法选择,进行必要的施工演算,施工机具设备选择或设计制作,水、电、动力、生活实施的计划及安排,生产过程及安全管理等。桥梁施工技术是指桥梁的建造方法,核心
2、内容是施工方案的选择和技术方案的顺利实施。施工人员必须根据桥梁设计构思工期、造价、施工队伍的素质、设备、机具和施工现场的具体条件等多种因素,认真仔细地进行方案比较,从中选取最佳的技术方案。同时,必须在模板、混凝土供应、施工机具、吊装等方面采取相应的技术措施,以保证施工技术方案的实施。(1)施工与设计的关系(2)施工与工程造价影响桥梁施工费用的主要因素是构件制作的费用、架设费用和工期。我国近年来建造的某些预应力混凝土斜拉桥,按照其跨越能力和材料用量指标是相当经济的,但在相应的施工总造价上要比其他类型桥梁的经济指标高,其原因主要在于施工技术和施工管理方面。(3)施工与组织管理1)确认工程项目,进行
3、现场布置和施工准备2)制定工程进度计划3)安排人事劳务计划4)临时设施计划5)机具设备使用计划6)材料及运输计划7)工程财务管理8)安全、质量与卫生管理选择确定桥梁的施工方法,需要充分考虑桥位的地形、环境、安装方法的安全性、经济性、施工速度等。在选择施工方法时,桥梁的类型、跨径、施工的技术水平、机具设备条件也是相当重要的因素。桥梁施工方法的选定,可依据下列条件综合考虑。1)使用条件。桥梁的类型、使用跨径、墩高、梁下空间的限制、平面场地限制、桥墩的形状等。2)施工条件。工期要求、起重能力和机具设备要求、架设时是否封闭交通、架设时所需的临时设施、材料可供情况、架设施工的经济核算等。3)自然环境条件
4、。山区或平原、地质条件及软弱层状况、对河道的影响、运输线路的限制等。4)社会环境影响。对施工现场环境的影响,包括公害、景观、污染、架设孔下的障碍、道路交通的阻碍、公共道路的使用及建筑限界等。4.2.1 施工准备工作的重要性 4.2.2 施工准备工作的内容 4.2.3 施工测量 施工准备工作的基本任务是为桥梁工程的施工建立必要的技术和物质条件,统筹安排施工力量和施工现场,是施工企业搞好目标管理,推行技术经济承包的重要依据,同时也是加快施工进度、保证工程质量和施工安全、降低工程成本、增加企业经济效益,为企业赢得社会效益、实现企业管理现代化等具有重要意义。施工准备工作主要包括:技术准备、管理体系准备
5、、人员准备、物质准备和施工现场准备等。(1)技术准备技术准备是施工准备的核心。技术准备的具体内容如下:1)熟悉设计文件、领会设计意图,且宜由设计单位进行技术交底。2)施工前应对施工现场进行实地调查和现场核对后,根据设计要求、合同条件及现场条件等编制实施性的施工组织设计。3)对技术条件复杂的工程,应进行多方案比选,编制安全可靠、技术可行、经济合理的专项施工技术方案和专项安全技术方案。(2)管理制度准备1)施工前应建立健全质量保证体系和质量管理体系,明确质量方针、质量目标和质量责任;同时应建立质量管理机构、质量检测体系及流程,制定质量管理制度,提出质量保证措施,对工程的施工实施质量控制。2)施工前
6、应建立健全安全生产管理体系,落实安全责任,提出安全技术组织措施。对施工中可能存在的各种潜在风险应进行分析、评估,提出防范对策,制订必要的突发事件应急预案,使施工的全过程能安全地进行。3)施工前应建立健全环保管理体系,制订保护环境、节能减排和文明施工的实施方案,减少工程施工过程中对环境的污染。(3)人员准备施工人员的配备应满足工程施工需要,并应在进场时对其进行岗前培训和技术、安全交底。(4)物质准备1)应根据工程的规模和相关规定,建立工地实验室。2)水泥、砂、石外加剂等施工原材料应在工程开工前通过试验确定。3)应结合工程的规模、工期、地形特点等情况合理布置施工场地,所设置的各种临时设施应满足工程
7、施工的需要及安全施工的要求,开工前应完成现场的“三通一平”工作。4)应根据工程施工的需要,配备足够的机械设备和生产工具,且应在施工前对施工机具进行安装调试。(5)其他准备1)对拟采用新技术、新工艺、新材料、新设备的工程项目,应提前做好实验研究和论证工作,保证工程施工能顺利进行。2)施工前应根据工程的特点,制定现场管理的各项规章制度,并应在施工过程中贯彻执行。(1).桥涵工程施工前应根据其结构形式、跨径及精度要求等编制施工测量方案,选定控制测量等级,确定测量方法。(2).施工前应由勘测设计单位对控制性施工桩点进行现场交桩,并应在复测原控制网的基础上,根据施工需要适当加密、优化,建立施工测量控制网
8、。(3).对测量控制点,应编号绘于施工总平面图上,并应采取有效措施妥善保护。(4).对与相邻工程项目接合处的平面位置和高程,应在施工前进行联测,发现问题应查明原因,及时处理。(5).宽阔水域和海上桥梁工程的施工测量宜采用GPS测量,且宜在水域和海上建立专门的测量平台。(6).宽阔水域和海上桥梁工程的GPS平面控制网宜分为首级网、首级加密网、一级加密网和二级加密网4个等级,首级和首级加密网宜由勘测设计单位布设,一级和二级加密网宜由施工单位布设。4.3.1 明挖扩大基础施工 4.3.2 沉入桩基础施工 4.3.3 钻孔桩基础施工 4.3.4 组合基础施工扩大基础或明挖基础属直接基础,是将基础底板设
9、在直接承载地基上,来自上部结构的荷截通过基础底板直接传递给承裁地基。明挖扩大基础施工的主要内容包括基坑开挖的前期准备、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑(浇筑)基础结构物等。(1)基坑开挖的前期准备1)了解工程地质及水文地质条件2)工程周围环境调查3)对基坑边坡进行稳定性验算,并制定专项施工技术方案和安全技术方案。4)基坑开挖时应对其边坡的稳定性进行检测。5)基坑的定位放样(2)基坑开挖基坑开挖应根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验以及有无地表水或者地下水等因素采用适当的施工方法。1)坑壁不加支撑的基坑对于在干涸无水河滩、河沟中,或有水经改河或筑堤能地表水的河沟中;在地下水位低于基底,或渗
10、透量少、不影响坑壁稳定;以及基础埋置不干深,施工期较短,挖基坑时,不影响邻近建筑物安全的施工场所。2)坑壁有支撑的基坑当基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入,或放坡开挖场地受到限制,放坡开挖工程量太大,或基坑较深、放坡开挖工程数量较大,不符合技术经济要求时,可采用坑壁有支撑的基坑。常用的坑壁支撑形式有:直衬模式坑壁支撑、横衬板式坑壁支撑、框架式支撑及其他形式的支撑。(3)水中地基的基坑开挖桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。围堰的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。围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件进行选择。1)土石围堰 2)草(麻
11、)袋围堰 3)木(竹)笼、铅丝笼及钢笼围堰4)膜袋围堰5)钢板桩围堰6)钢筋混凝土板桩围堰 7)套箱围堰(4)基坑排水围堰完工后,需将堰内积水排除。在开挖过程中,也可能有渗水出现,必须随挖随排。集水坑、集水沟适用于粉细砂土质以外的各种地层基坑,集水沟沟底应低于基坑底面,集水坑深度应大于吸水龙头的高度。井点法排水适用于粉、细砂或地下水位较高、挖基较深、坑壁不易稳定和普通排水方法难以解决的基坑。(5)基底检验与处理1)基底检验地基的检验应包括下列内容:基底的平面位置、尺寸和基底高程;基底的地质情况和承载力是否与设计资料相符;基底处理和排水情况是否符合施工规范要求;施工记录及相关资料等。2)基底处理
12、基底处理主要有粗粒土和巨粒土地基、岩层地基、多年冻土地基、溶洞地基及泉眼地基处理等,其处理方法应满足JTG/TF50-2011相关规定。基底处理方法视基底土质而异。(6)基础施工通常的基础施工可分为无水砌筑、排水挠砌及水下灌筑三种情况。排水砌筑的施工要点是:确保在无水状态下砌筑圬工;禁止带水作业及用混凝土将水赶出模板外的灌注方法,基础边缘部分应严密隔水;水下部分圬工必须待水泥砂浆或混凝土终凝后才允许浸水。水下灌筑混凝土一般只有在排水困难时采用。基础圬工的水下灌筑分为水下封底和水下直接灌筑基础两种。前者封底后仍要排水再砌筑基础,封底只是起封闭渗水的作用,其混凝土只作为地基而不作为基础本身,适用于
13、板桩围堰开挖的基坑。当地基浅层土质较差,持力土层埋藏较深,需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时,可用桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩。桩基础按承受荷载的工作原理不同分为摩擦桩、柱桩、嵌岩桩;按施工方法不同又可分为钻孔灌注桩、挖孔灌注-桩、打入桩等。按制作方法分为预制桩和钻(挖)孔灌注桩;按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等,前四种又统称为沉人桩。应该依据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等来选择桩基的施工方法。4.3.2.1沉入桩基础沉入桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土
14、桩、预应力混凝土桩和钢管桩。制作钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩所用技术应按公路桥涵施工技术规范处理。(1)锤击沉桩锤击沉桩一般适用于中密砂类土、粘性土。一般桩径不能太大(不大于0.6m),入士深度在40m左右。1)沉桩设备。锤击沉桩的主要设备有桩锤、桩架、桩帽及送桩等。2)施工要点。2)施工要点。锤击沉桩的施工应符合下列规定:预制钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩在锤击沉桩前,桩身混凝土强度应达到设计要求。桩锤的选择宜根据地质条件、桩身结构强度、单桩承载力、锤的性能并结合试桩情况确定,且宜选用液压锤和柴油锤。其他辅助装备应与所选用的桩锤相匹配。开始沉桩时,宜采用较低落距,且桩锤、送桩与桩宜保持在同一轴
15、线上;在锤击过程中,应采用重锤低击。沉桩过程中,若遇到贯人度剧变,桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹,桩顶出现严重裂缝、破碎,桩身开裂等情况时,应暂停沉桩,查明原因,采取有效措施后方可继续沉桩。锤击沉桩应考虑锤击震动对其他新浇筑混凝土结构物的影响,当结构物混凝土未达到5MPa时,距结构物30m范围内,不得进行沉桩。对发生“假极限”、“吸人”、“上浮”现象的桩,应进行复打。3)锤击沉桩的停锤控制标准。设计桩尖土层为一般黏性土时,应以高程控制。设计桩尖土层为砾石、密实砂土或风化岩时,应以贯入度控制。设计桩尖土层为硬塑状黏性土或粉细砂时,应以高程控制为主,贯人度作为校核。(2)射水沉桩射水施工方法的
16、选择应视土质情况而异,在砂夹卵石层或坚硬土层中,一般以射水为主,锤击或振动为辅;在亚粘土或粘土中,为避免降低承载力,一般以锤击或振动为主,以射水为辅,并应适当控制射水时间和水量;下沉空心桩,一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实,可用锤击或振动,配合射水;下沉实心桩,将射水管对称地装在桩的两侧,并能沿着桩身上下自由移动,以便在任何高度上射水冲土。不论采取任何射水施工方法,在沉入最后阶段至设计标高11.5m时,应停止射水。射水沉桩的主要设备包括:水泵、水源、输水管路和射水管等。射水沉桩的施工要点是:吊插基桩时要注意及时引送输水胶管,防止拉断与脱落;基桩插正立稳后,压上桩帽桩锤,开始用较小水压,
17、使桩靠自重下沉。初期应控制桩身不使下沉过快,以免阻塞射水管嘴,并注意随时控制和校正桩的方向;下沉渐趋缓慢时,可开锤轻击,沉至一定深度(810m)已能保持桩身稳定后可逐步加大水压和锤的冲击动能;沉桩至距设计标高一定距离(2.0m以上)停止射水,拨出射水管,进行锤击或振动使桩下沉至设计要求标高。(3)振动沉桩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。对于软塑类粘土及饱和砂质土,当基桩人士深度小于15m时,可只用振动沉桩机。除此情况外,宜采用射水配合沉桩。(4)静力压拉 静力压桩系采用静压力将桩压入土中,即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力,适用于高压缩性性土或砂性较轻的
18、亚粘土层。沉桩速度视土质状况而异。同一地区、相同截面尺寸与沉入深度的桩,其极限承载能力与锤击沉桩大体相同。(5)水中沉桩在河流水浅时,一般可搭设施工使桥、便道、土岛和各种类型脚手架组成的工作平台,其上安置桩架并进行水中沉桩作业。在较宽阔的河中,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。(1)施工前的准备工作钻孔灌注桩由于其施工速度快,质量稳定,受气候环境影响小,因而被普遍采用。1)认真进行施工放样2)根据地质资料,确定科学合理的钻孔方法和钻孔设备,架设好电力线路,配备适合的变压器。3)埋设护筒4)制备泥浆5)钢筋笼制作(2)钻孔施工方法1)冲抓锥钻进钻孔方法有很多,国内常见的主要
19、有:冲抓钻进法、冲击锥法、正循环回旋法、反循环回旋法等。特点:所需机械简单,成本较低,但施工自动化程度低,需人工操作、清运渣土,劳动强度大,施工速度较慢。主要适用土层,孔深在30-40m。2)冲击锤法适用于砂砾石和岩石地层。冲击锤法施工效率较高,在工程中普遍适用。3)正循环钻进施工特点:钻进与排渣同时连续进行,在适用的土层中钻进速度较快,但需设置泥浆槽,沉淀池等,施工占地较多且机具设备较复杂。4)反循环钻机施工该方法 适用于粘性土、砂土以及砾卵石粒径小于钻杆内径23,含量少于20的碎石土,软岩。其钻进与排渣效率较高,但接长钻杆时装卸麻烦,钻渣容易堵塞管路。另外,因泥浆是从下向上流动,孔壁坍塌的
20、可能性较正循环法大,为此需用较高质量的泥浆。(3)钻孔事故常见的钻孔(包括清孔时)事故有:塌孔、钻孔偏斜、掉钻、糊钻、扩孔及缩孔、以及形成梅花孔、卡钻、钻杆折断、钻孔漏浆等等。当遇到事故时,要冷静分析事故类型及成因,及时过段采取补救措施。(4)清孔清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆,以保证灌注的钢筋混凝土质量。常用的清孔方法有掏渣清孔法、换浆清孔法、抽浆清孔法、喷射清孔法等几种。掏渣清孔法是用掏渣筒、大锅锥或冲抓锥清掏孔底粗钻渣,仅适用于机动推钻、冲抓、冲击钻孔的各类土层摩擦桩的初步清孔。换浆清孔法适用于正循环钻孔的摩擦桩。抽浆清孔法适用于各种方法钻孔的柱桩和摩擦桩,一般用反循环钻机、空气吸
21、泥机、水力吸泥机或真空吸泥泵等进行。(5)吊装钢筋骨架及导管1)钢筋骨架由主筋、加强筋、螺旋箍筋、定位筋四部分组成,其构造应满足设计要求。2)导管导管是灌注水下混凝土的重要工具,一般选用刚性导管。导管使用前应进行必要的水密、承压和接头抗拉等试验。吊装前应进行试拼,接口连接应严密、牢固。吊装时,导管应位于井孔中央;并在混凝土灌注前进行升降试验。(6)水下混凝土的灌注目前我国多采用直升导管法灌注水下混凝土。灌注水下混凝土应符合下列规定:1)水下混凝土的灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。2)混凝土运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度等,不符合要求时不得使用。3)首批灌注混凝土的数量应能满足导管
22、首次埋置深度10m以上的需要。4)首批混凝土人孔后,混凝土应连续灌注,不得中断。5)在灌注过程中,应保持孔内的水头高度;导管的埋置深度宜控制在26m,并应随时测探桩孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深;应将桩孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点处理,不得随意排放。6)灌注时应采取措施防止钢筋骨架上浮。7)对变截面桩,应在灌注过程中采取措施,保证变截面处的水下混凝土灌注密实。8)采用全护筒钻机施工的桩在灌注水下混凝土时,护筒应随导管的提升逐步上拔,上拔过程中除应保证导管的埋置深度外,同时应使护筒底口始终保持在混凝土面以下。9)混凝土灌注至桩顶部位时,应采取措施保持导管内的混凝土压力,避免桩顶泥浆密度
23、过大而产生泥团或桩顶混凝土不密实、松散等现象;在灌注将近结束时,应核对混凝土的灌人数量,确定所测混凝土的灌注高度是否正确。10)灌注中发生故障时,应查明原因,合理确定处置方案,进行处理。(7)质量检验与质量标准钻孔在终孔后,应使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、竖直度(斜度)进行检验清孔后,应对孔底沉淀厚度等进行检验。钻孔桩水下混凝土的质量应符合:1)桩身混凝土和桩底后压浆中水泥浆的抗压强度应符合设计规定。混凝士和水泥浆的检验要求应分别符合本规范要求。2)对桩身的完整性进行检验时,检测的数量和方法应符合设计要求。3)经检验桩身质量不符合要求时,应研究处理方案,报批处理。(8)挖孔灌注混凝土
24、桩挖孔灌注桩多用人工开挖和小型爆破、配合小型机具成孔,灌注混凝土形成桩基。适用于无水或少量地下水,且较密实的各类土层或风化岩层中或无法采用机械成孔或机械成孔非常困难且水文、地质条件允许的地区,桩径不小于12m,孔深不宜大于15m。其特点是设备投入少、成本低,成孔后可直观检查孔内土质状况,基桩质量有可靠保证。常用的有双壁围堰钻孔桩基础、钢沉井加桩柱(钻孔桩)基础、浮运承台与管柱、井柱、钻孔桩基础以及地下连续墙加箱形基础等。(1)双壁钢围堰加钻孔灌注桩基础(2)浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础 4.4.1 混凝土墩台的施工 4.4.2 石砌墩台的施工 4.4.3 滑动模板施工 4.4.4 墩台附属工程
25、桥梁墩台施工是桥梁工程施工中的一个重要部分,其施工质量的优劣,不仅关系到桥梁上部结构的制作与安装质量,而且对桥梁的使用功随也关系重大。塌台的位置、尺寸和材料强度等都必须符合设计规范要求。在施工过程中,首先应准确地测定墩台位置,正确地进行模板制作与安装,同时采用经过正规检验的合格建筑材料,严格执行施工规范的规定,以确保施工质量。桥梁墩台施工方法通常分为两大类:一类是现场就地浇筑与砌筑:一类是拼装预制的混凝砌块、钢筋混凝土或预应力混凝土构件。就地浇筑的混凝土墩台施工有两个主要工序,一是制作与安装墩台模板,二是混凝土浇筑。(1)墩台模板模板一般用木材、钢材或其他符合设计要求的材料制成。墩台常用的模板
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